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[学位]

双向全桥直流变换器的调制方法与控制研究

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Author:

高远 (高远.)

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Abstract:

隔离型双向直流变换器不仅能实现能量的双向传输,还能由变压器提供电气隔离,扩大了变换器的使用范围。双向全桥变换器(Dual Active Bridge, DAB)是一种大功率双向隔离型直流变换器,具有功率密度高、变压传输比大、容易实现软开关等特点,主要应用于微网储能系统、UPS、电动汽车、电力电子变压器等场合。本文基于DAB拓扑进行了深入的研究,主要包括调制方法、小信号建模和电流峰值预测控制。
本文对DAB的调制策略进行了深入研究。为了解决DAB在纯移相调制下轻载效率过低的的问题,详细分析了单PWM调制下DAB的基本特性,包括电流有效值、软开关范围、功率传输范围等。基于此利用拉格朗日法确定控制参数,提出了统一调制策略。新的调制方法能够实现全功率范围内的软开关,并使电流有效值最小化。最后,利用实验对统一调制策略进行验证。
本文推导了DAB的广义平均模型,此模型的优点在于能够反映电感电流对DAB动态特性的影响,这使得模型的精度更高。综合考虑模型精度与复杂度,本文得到了DAB纯移相和单PWM调制下的一阶和三阶模型。最后,波特图和阶跃响应对比的方法对模型的精度进行验证。
本文采用模型预测控制的思路,研究了DAB的电流峰值预测控制,并利用仿真进行了验证。首先在DAB简化模型的基础上建立了电流峰值预测控制算法,并利用仿真进行验证。之后利用仿真,分析了控制频率对电流预测控制的影响。最后,针对前述仿真结果中出现的现象,对简化模型的改进,使用更精确的模型完成预测控制。
最后,本文完成了DAB实验平台的设计工作。主要包括主电路参数设计与选型,调理与控制电路设计,之后利用实验平台进行了DAB的闭环实验。

Keyword:

电流峰值预测控制 调制策略 广义平均模型 双向全桥直流变换器

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学电气工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 王跃

Year: 2015

Language: Chinese

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30 Days PV: 14

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