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《西安石油大学》 2020年
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数字型Buck/Boost双向DC-DC变换器的设计

齐彦薇  
【摘要】:随着社会经济的快速发展,电子信息产业已经渗透到国民经济的各行各业中,电力电子技术作为电子信息行业中的基本技术,发挥着越来越重要的作用。作为电力电子技术领域中的研究热点之一,双向DC-DC变换器由于在实现相同功能的情况下相对于传统的单向DC-DC变换器具有更高的经济性且容易控制,在微电网储能系统、直流不停电电源系统、电力电子变压器、航空航天电源系统等场合中都具有良好的应用价值。本文以应用于微电网储能系统中的双向DC-DC变换器为研究对象,首先介绍了双向DC-DC变换器的研究背景与研究现状,分析了双向DC-DC变换器的各种拓扑结构以及工作原理,选择双向Buck/Boost拓扑进行变换器设计研究,并根据电路设计要求进行电路参数计算及外围硬件电路的设计。为了使变换器电路的功率流向控制符合储能系统中锂电池的充放电要求,文中应用状态空间平均法对双向DC-DC变换器进行小信号建模和环路补偿,并应用Matlab软件对设计的环路补偿结果进行仿真分析,验证了系统设计的稳定性。其次,应用DSP芯片TMS320F28335对变换器进行数字控制,选择合适的采样频率与采样方式进行了软件程序的编写,分别编写ADC、PWM、SCI模块的程序,同时将控制环路的参数离散化对电路进行数字控制,使其能够满足锂电池充电时的电流和电压特征需求。本文研制了基于TMS320F28335控制的实验电路,对设计方案进行了实验验证,通过对实验数据的分析,验证了理论分析、环路仿真与数字控制策略的合理性,为进一步开发和研究高效的数字型双向直流斩波电路提供了研究基础。
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