【摘 要】
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在新能源发电系统和微电网系统中,双向DC-DC变换器为能量双向流动提供接口和通路。对称型CLLC谐振双向DC-DC变换器不但具有传统LLC型谐振双向DC-DC变换器高转换效率的优点,而且无需任何辅助电路就可以实现全负载范围内软开关的特性。本文研究对称型CLLC谐振双向DC-DC变换器的工作特性、控制策略以及设计方法。本文在对CLLC谐振型双向DC-DC变换器的工作模态分析的基础上,采用基波分析法对
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在新能源发电系统和微电网系统中,双向DC-DC变换器为能量双向流动提供接口和通路。对称型CLLC谐振双向DC-DC变换器不但具有传统LLC型谐振双向DC-DC变换器高转换效率的优点,而且无需任何辅助电路就可以实现全负载范围内软开关的特性。本文研究对称型CLLC谐振双向DC-DC变换器的工作特性、控制策略以及设计方法。本文在对CLLC谐振型双向DC-DC变换器的工作模态分析的基础上,采用基波分析法对变换器进行建模,分析并推导了变换器的三个主要参数k与Q对变换器电压增益的影响,利用MATLAB绘制出电压增益与参数k与Q的关系图,通过确定的电压增益的范围、k与Q的值。为计算谐振网络参数提供了理论依据。采用变频控制方法,实现变换器的升压与降压功能。引入线性自抗扰算法,通过减小电压的超调量与电压纹波。高变换器工作时的动态性能与稳定性。针对变换器启动过程中可能会产生的电压冲击的问题,提出一种基于PWM+PFM的软启动策略,使变换器能够稳定启动运行。根据设定的变换器的设计指标,对CLLC谐振双向DC-DC变换器中的电路参数与器件进行确定与选型,然后在PSIM环境中搭建仿真模型,对所提出的控制策略与所设计的参数进行验证。仿真结果表明变换器能够实现降压与升压功能,能够实现软启动过程,并且能够实现软开关功能,同时变换器能够在设计指标的范围内稳定输出。根据理论分析与仿真验证,搭建了一台12k W对称型CLLC谐振双向DC-DC变换器工程样机,对变换器的软启动过程、稳态输出电压、稳态输出电流、动态输出电压与动态输出电流进行了测试,并且对变换器从空载到突然加载的状态与开关管能否实现软开关进行了实验。实验结果验证了变换器参数设计合理性与控制策略的有效性。
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