高頻隔離型半橋雙向DC-DC變換器的研究與實驗驗證.pdf

1、石油、煤炭等傳統(tǒng)資源的日益減少，促使我們使用更多的新能源。但是新能源發(fā)電的大量接入對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質量帶來了空前挑戰(zhàn)。儲能技術的應用可以減小新能源發(fā)電接入對電力系統(tǒng)的影響，同時可以將乏鋰電池應用到儲能系統(tǒng)中實現(xiàn)鋰電池的梯次化利用。作為鋰電池儲能系統(tǒng)的重要部分，雙向直流變換器成為了研究重點。
　　本文依托于北京市科技計劃項目“光伏并網(wǎng)用統(tǒng)一功率控制裝備及直流微網(wǎng)技術研究與示范應用(D1311004002013003)”。本文

2、將高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器應用到鋰電池儲能系統(tǒng)中，通過移相控制實現(xiàn)電池的充放電。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先對雙向直流變換器的拓撲結構、建模方法、應用現(xiàn)狀、控制技術和軟開關技術進行了分析和比較。結合課題實際需要，選擇了高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器作為研究對象。詳細介紹了高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器的工作原理，對穩(wěn)態(tài)輸出特性進行了理論分析;根據(jù)實驗室低壓物理模型設計了主電路參數(shù)，對變換器在Boost和Buck模

3、式下的穩(wěn)態(tài)工況和進行仿真研究;推導了高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器的軟開關條件，并用仿真進行了驗證。
　　其次對高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器的數(shù)學建模和控制系統(tǒng)進行了研究。推導了狀態(tài)空間平均數(shù)學模型，并對其進行降階和簡化處理;建立了簡化狀態(tài)空間平均數(shù)學模型和線性小信號模型，并且以該小信號模型為基礎，構建了變換器電壓閉環(huán)系統(tǒng)控制結構;通過波特圖和單位沖擊響應進行電壓環(huán)控制系統(tǒng)的設計和優(yōu)化;并且對高頻隔離型半橋雙向DC/DC

4、變換器的雙向控制策略、移相角控制策略、占空比控制策略、控制模式進行了詳細的研究。
　　最后對高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器的控制系統(tǒng)、采樣電路和驅動電路進行了詳細設計。以TMS320F28335型DSP芯片為控制核心，設計了功率為700W的高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器實驗樣機，通過DSP實現(xiàn)了數(shù)字移相，并在樣機上對其進行了實驗驗證。實驗結果證明了高頻隔離型半橋雙向DC/DC變換器拓撲具有良好的穩(wěn)態(tài)工作特性，功率開關管能夠