三相交错并联BUCK-BOOST双向DC/DC变换器的研究

摘要

在光伏发电、电动汽车等场合，人们对大功率双向DC/DC变换器的需求越来越大。传统拓扑结构的双向DC/DC变换器在大功率场合普遍存在着电压、电流应力大，响应速度慢的问题。交错并联型结构的双向DC/DC变换器因具有输出功率大、动态性好的特点，在大功率场合得到了广泛的应用。　　本文设计了三相交错并联BUCK-BOOST双向DC/DC变换器，解决了交错并联型双向DC/DC变换器存在的相间不均流等问题。设计了三相交错并联BUCK-BOOST双向DC/DC变换器硬件和控制程序。论文研究内容主要有如下：　　针对三相交错并联BUCK-BOOST双向DC/DC变换器的相间均流问题，设计了占空比分配器的均流控制方法，该方法根据各相电流进对传统双环控制的输出占空比进行分配实现均流控制。仿真实验表明该控制方法和传统电流内环独立控制的均流算法一样能达到不平衡度小于5％的均流控制效果，该控制方法具有控制简单的特点。　　设计了三相交错并联的BUCK-BOOST的试验样机，样机设计内容包括主电路和控制电路的设计、控制算法程序的编写、样机的制作与调试。样机采用了数字化设计方式，采用微处理器作为系统的控制核心。控制器设计采用了电压外环电流内环的PI控制策略，并在此基础上增加了占空比分配控制器，实现了对样机的电压闭环控制和三相均流控制。　　在室内常温的条件下，对样机的功能和均流控制算法的控制效果进行了测试。实验结果表明，样机能够根据设定要求实现闭环工作，论文所采用的均流控制算法能达到预期的均流效果。

目录

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2双向DC/DC变换器关键问题及发展方向

1.3双向DC/DC变换器研究现状

1.4论文研究内容

第二章 三相交错并联BUCK-BOOST变换器整体方案

2.1系统整体结构

2.2三相交错并联BUCK-BOOST变换器工作原理

2.3三相交错并联BUCK-BOOST工作状态切换过程

2.4三相交错并联BUCK-BOOST移相控制下电感电流纹波

2.5三相交错并联BUCK-BOOST双向DC/DC输出电压纹波

2.6本章小结

第三章 带占空比分配的均流控制策略

3.1均流控制策略

3.2电流内环独立控制的均流控制策略

3.3带占空比分配器的均流控制策略

3.4 三相交错并联BUCK-BOOST双向DC/DC变换器控制策略仿真

3.5 三相参数不一致时均流效果仿真

3.6 本章小结

第四章 三相交错并联BUCK-BOOST硬件及软件设计

4.1三相交错并联BUCK-BOOST硬件设计

4.2三相交错并联BUCK-BOOST软件设计

4.3本章小结

第五章 三相交错并联BUCK-BOOST变换器试验

5.1 试验样机

5.2 样机功能测试

5.3 占空比因素对三相均流的影响

5.4 三相交错并联均流控制试验

5.5 本章小结

第六章 总结

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢