双向功率流电压型准Z源DC-DC变换器研究

摘要

近年来，世界三大能源煤炭、石油、天然气已经被过度开采，社会经济发展对清洁能源和安全能源的需求日益增多。随着风能、水能、太阳能等优质能源得到充分挖掘和利用，能源结构得到优化调整，能源供给向多元化方向发展。电能作为一大清洁能源，对人类经济社会发展起着重要的推动作用，同时也促进着电力电子技术的发展。双向DC-DC变换器作为电力电子技术中的重要分支，近五十年来得到了广泛的研究，在航空航天、国防军工、工业仪器仪表、光伏发电、分布式电站、电动汽车等社会生活的各个领域都具有不错的应用前景。
　　最初，研究人员将单向直流变换器中的单向开关用双向开关代替，衍生出了双向DC-DC变换器的拓扑结构。在功能上它就相当于两个单向的直流变换器，可以实现功率流的双向传输。双向DC-DC变换器可以在很大程度上减小系统体积和生产成本，具有高功率密度和低成本的优势，适用于一些需要功率流双向传输的应用场合，因此有较大的应用价值和研究价值。准Z源拓扑结构作为一种新兴的功率变换器拓扑结构，自提出以来就受到了广泛关注。它将一个简单的LC网络应用于各种类型的电路中，具有升降压功能，提高了电路的可靠性。本论文将准Z源拓扑结构引入双向直流变换器，构成了一种双向功率流电压型准Z源DC-DC变换器。它既能实现功率流双向传输的功能，又精简了电路结构，丰富了双向DC-DC变换器拓扑家族。
　　本论文在查阅大量关于直流变换器和准Z源电路文献的基础上，提出了一种双向功率流电压型准Z源DC-DC变换器。文中详细地介绍并分析了其结构和工作原理，应用Saber和Matlab软件对电路拓扑结构进行了仿真，然后对电路的元件参数进行了分析和选取。最后在实验室搭建实验样机对电路拓扑结构进行了实验验证，仿真和实验结果证明了理论分析的正确性和可行性。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 双向DC-DC变换器的研究现状

1.3 准Z源变换器的研究现状

1.4 本论文研究内容

2 变换器的拓扑结构和工作原理

2.1 传统单向DC-DC变换器的介绍

2.2 传统双向DC-DC变换器的介绍

2.3 准Z源拓扑结构

2.4 双向功率流电压型准Z源DC-DC变换器

3 变换器的参数设计

3.1 电容器的参数设计

3.2 电感的参数设计

3.3 功率开关管的选取

4 变换器的仿真与实验验证

4.1 电路拓扑的仿真结果分析

4.2 实验样机结果及波形分析研究

5 变换器的双电压供电系统应用实例

5.1 双电压供电系统的研究背景

5.2 双电压供电系统的电路设计

5.3 双电压供电系统的仿真及实验结果分析

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

作者从事科学研究和学习经历简介

攻读硕士期间主要成果