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《哈尔滨工业大学》 2015年
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基于LLC谐振的双向AC/DC变换器设计

孙继鑫  
【摘要】:储能系统拥有广泛的应用前景,除了可再生能源上的应用外,也可应用于紧急备用电力系统,甚至是智能电网、电动汽车等新兴技术。储能技术皆为不可或缺的核心技术。随着储能技术的不断进步,储能系统中所要使用的双向AC/DC变换器的也将受到广泛的关注。双向AC/DC变换器在实现储能系统和电网的能量双向转换方面的作用至关重要。本文主要研究适用于储能系统的双向AC/DC变换器主电路及其关键技术。本文设计了基于PWM调制策略的占空比前馈控制方案。采用简化PWM控制,能有效降低变换器的开关损耗。推导了简化PWM调制下的状态方程,设计了占空比前馈控制方案,研究了在简化PWM调制下利用占空比前馈控制,全桥AC/DC变换器的工作情况,给出了仿真结果。分析了双向LLC谐振变换器正反向工作特性,设计了同步整流控制方案和交错并联方案。由双向LLC谐振变换器的正反向交流等效模型,推导出正反向阻抗和电压增益方程,详细分析了其正反向工作特性,确定了LLC谐振变换器的理想工作区域。设计了低压侧同步整流管驱动的控制方案和交错并联方案。设计了系统元件和补偿环路参数,搭建了实验系统。根据设计指标,完成了系统主要参数设计,为确保系统稳定运行,分别设计了全桥AC/DC变换器和LLC谐振变换器的控制补偿环路。通过所搭建的实验系统,验证了双向AC/DC变换器的正反向软启动、功率换向控制、开关管零电压开通(ZVS)等功能,测试了系统具有较好的动态响应,最后对变换器效率进行了测试。通过理论分析,仿真研究和实验验证表明:使用简化PWM调制和占空比前馈控制结合能有效降低控制难度,减小全桥AC/DC变换器的开关损耗;选择合适的工作区域,设计LLC谐振变换器参数,使其工作在ZVS区域,有助于提高其效率。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM46

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【参考文献】
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