非隔离型多相交错并联高增益双向DC/DC变换器研究

作     者：徐堂意 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：章治国;杜诚

授予年度：2020年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：新能源 高增益 双向DC/DC变换器 均流 交错并联 

摘      要：随着传统能源日益消耗以及由此带来环境污染问题,人类对新能源的利用开发已是迫在眉睫。在新能源被广泛开发利用的背景下,光伏系统、电动汽车、储能系统等新能源行业得到巨大的需求和发展。双向DC/DC变换器作为新能源开发利用的重要电能转换设备,在实际的应用中具有巨大的研究价值。非隔离型多相交错并联高增益双向DC/DC变换器因其具有体积小、低电压应力、效率高、增益大等优点,在低压大电流输入、高压输出的应用场合受到了广泛关注。为此,本文主要对非隔离型多相交错并联高增益双向DC/DC变换器展开研究。首先,对高增益双向DC/DC变换器的研究背景及发展现状进行分析总结。并重点对非隔离型多相交错并联高增益双向DC/DC变换器进行分析与研究。针对传统固定相移控制下,多相交错并联高增益双向DC/DC变换器很难在宽占空比范围内实现各相均流的问题,提出了一种可变相移控制策略,进一步拓宽了多相变换器的均流范围,并在所提控制策略下详细分析了变换器的稳态电压增益、功率开关器件的电流与电压应力等,并对变换器运行在Boost模式与Buck模式下的工作原理进行了详细分析。其次,在上述分析的基础上,针对变换器的轻载运行,提出一种变频控制策略,使得变换器在Boost模式下始终运行在临界导通模式,实现变换器的软开关运行。同时,为研究小信号分量对多相高增益双向DC/DC变换器的动态特性,在Boost模式下建立了多相变换器的小信号模型。此外,针对变换器运行在低压大电流的实际情况,建立了多相变换器的损耗模型,对主要影响变换器效率与输出电压的因素进行了详细分析。最后,对多相高增益双向DC/DC变换器进行了实验研究。分别设计该变换器的控制电路、辅助供电、采样与驱动电路,完成了变换器总体软件系统设计。搭建了一台输入电压2.4VV,输出电压24V8V,功率为380W的四相实验样机,并通过相关实验结果验证了理论分析和设计的正确性和有效性。