PWM 加移相控制双有源全桥双向DCDC 变换器研究.doc

中图分类号 TM461  论文编号 1028703 13-S135 学科分类号 080804 硕士学位论文 PWM 加移相控制双有源全桥双向 DC-DC 变换器的研究  研究生姓名 学科、专业 研究方向 指导教师  杨敏 电力电子与电力传动 功率电子变换技术 阮新波 教授  南京航空航天大学  研究生院  自动化学院  二 О 一三年三月 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Automation Engineering PWM Plus Phase-Shift Control for Dual Active Full-Bridge DC-DC Converter A Thesis in Electrical Engineering by Yang Min Advised by Professor Ruan Xinbo Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering March, 2013 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明 引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著 作权的内容。对本文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复 印件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书） 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文  摘  要  在可再生能源发电系统中，由于可再生能源存在间歇性和随机性的问题，需要引入储能装 置，以便于提供稳定连续的电能。储能装置一般通过一个双向 DC-DC 变换器来控制能量的双 向传输。双有源全桥双向 DC-DC 变换器具有开关器件电压电流应力相对小、结构对称以及易 实现开关管的零电压开关(Zero-Voltage-Switching，ZVS)等优点，适用于中大功率场合。本文研 究该变换器的控制策略，以提高宽输入或输出电压范围内的变换效率。 本文首先介绍移相控制时双有源全桥双向 DC-DC 变换器的工作原理和工作特性，解释了 其轻载时不能实现软开关的原因。在此基础上，本文详细分析单 PWM 加移相控制时双有源全 桥双向 DC-DC 变换器的工作原理和工作特性，提出了一种优化的单 PWM 加移相控制策略，使 变换器在宽电压范围且全负载范围内实现所有开关管的 ZVS，且大大减小了电感电流有效值。 为了进一步减小轻载时电路中的环流损耗，本文详细分析了双 PWM 加移相控制时双有源全桥 双向 DC-DC 变换器的工作特性，提出一种复合 PWM 加移相控制策略，使得轻载时电感电流有 效值最小且临界实现 ZVS。 本文最后研制一台 360V 输入、216V~360V 输出的 3kW 原理样机，并进行了实验验证。实 验结果表明，本文所提出的优化单 PWM 加移相控制策略和复合 PWM 加移相控制策略是可行 性，相对于移相控制方法，变换器的整体效率在宽电压范围内都得到提高。尽管复合 PWM 加 移相控制策略在轻载时电感电流有效值最小，但轻载时只是临界实现 ZVS，此时的效率低于优 化单 PWM 加移相控制策略。 关键词：双向 DC-DC 变换器，移相控制，脉宽调制，软开关 I PWM 加移相控制双有源全桥双向 DC-DC 变换器的研究 ABSTRACT Renewable energy havs the feature of intermittence and randomness, energy storage devices are always integrated with the renewable energy generation units to provide stable and continuous power. In general, a bidirectional dc-dc converter is required to control bidirectional power transfer of the energy storage devices. The dual active full-bridge bidirectional (DAB) dc-dc converter is ide