含储能的直流微电网双向DC/DC变换器的设计与实现

摘要

相对于交流输电来说，高压直流输电具有造价成本低，电能损耗小等优点，一直是国内外学者研究的热点。近年来，随着分布式电源和电动汽车的兴起，直流微电网得到了越来越多的关注。直流微电网能够有效地将各种分布式电源、负荷、能量转换装置整合在一起，将会成为未来供用电领域的一种重要模式。双向DC/DC变换器在直流微电网中起到了实现分布式电源与直流母线进行能量双向流动的作用，因此具有较好的应用前景和研究价值。
　　本课题以此为背景展开，论述了国内外直流微电网的研究现状及双向DC/DC变换器的拓扑结构。对于所研究的双向全桥DC/DC变换器进行了工作原理分析，并得出各功率器件参数，设计了相关控制电路。为了得到系统的传递函数，以Buck、Boost变换器的小信号模型为基础，建立了双向全桥DC/DC变换器的数学模型。同时，针对变换器系统函数的类型，将理论计算与Matlab中的SISOTOOL工具相结合，得出系统PI控制器参数，并在Matlab/Simulink中实现了变换器的闭环系统仿真。最后，将设计制作的双向全桥DC/DC变换器应用于直流微电网实验平台。实验结果表明所设计的双向全桥DC/DC变换器能够将分布式电源的电压升、降至目标值，并能与其他DC/DC变换器协调配合，使得直流母线电压稳定在一定的范围之内。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 直流微电网的研究现状

1．2．1 国外直流微电网的研究现状

1．2．2 我国直流微电网的研究现状

1．3 双向DC／DC变换器的研究现状

1．3．1 双向DC／DC变换器的拓扑结构

1．3．2 双向DC／DC变换器的相关技术

1．4 本文研究的主要内容

第二章 双向全桥DC／DC变换器的工作原理

2．2．2 双向全桥DC／DC变换器的降压模式工作模态

2．3 双向全桥DC／DC变换器升压模式工作原理

2．3．1 双向全桥DC／DC变换器的升压模式控制策略

2．3．2 双向全桥DC／DC变换器升压模式工作模态

2．3．3 双向全桥DC／DC变换器升压模式启动问题

2．4 本章小结

第三章 双向全桥DC／DC变换器的设计与计算

3．1 引言

3．2 双向全桥DC／DC变换器的性能指标

3．3 隔离变压器变比及匝数的计算

3．4 反激电感的设计计算

3．5 功率开关管的选型

3．6 谐振电感的设计计算

3．7 滤波电容的设计计算

3．8 控制电路设计

3．8．1 TMS320F28335主控芯片

3．8．2 采样电路设计

3．8．3 通信电路设计

3．8．4 驱动电路设计

3．9 本章小结

第四章 双向全桥DC／DC变换器的小信号建模与仿真

4．1 引言

4．2 Buck变换器的小信号建模

4．3 Boost变换器的小信号建模

4．4 双向全桥DC／DC变换器小信号建模

4．4．1 降压全桥电路小信号建模

4．4．2 升压全桥电路小信号建模

4．5 双向全桥DC／DC变换器Matlab／Simulink仿真

4．5．1 降压模式仿真电路

4．5．2 升压模式仿真电路

4．6 本章小结

第五章 硬件制作与储能支路验证实验

5．1 引言

5．2 双向全桥DC／DC变换器硬件

5．3 双向全桥DC／DC变换器实验

5．3．1 降压模式实验结果

5．3．2 升压模式实验结果

5．4 直流微电网储能支路验证实验

5．4．1 锂电池储能支路

5．4．2 实验的主要单元

5．4．3 实验的验证方法

5．4．4 实验思路及其结果

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

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