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基于储能的直流微电网双向DC/DC变换器的优化设计

马红伟  
【摘要】:随着人们越来越关注环境和能源问题,如何开发利用新能源成为了热门的研究方向。由于微电网储能技术的快速发展,人们对它的研究也更多。而双向DC/DC变换器作为其中的能量传输部分,通过变换器的调节,可以使能量的使用效率更高。成本小并且效率高、性能好的双向DC/DC变换器具有很好的应用前景。本论文中双向DC/DC变换器的结构采用两相交错式,通过控制策略的优化来提高变换器的性能。本文首先通过对几种双向DC/DC变换器的拓扑结构的分析,并选择了双向半桥DC/DC变换器作为研究对象,同时为了减小电压电流纹波,运用了多重化的并联技术,通过把两个半桥变换器并联组成了本文所研究的变换器。为使得变换器可以更好地工作,设计了电路中主要元器件的参数。然后采用状态空间平均法对变换器进行系统建模,得到变换器工作在不同模式下的小信号模型。通过对控制策略的对比,并针对该变换器的特点选择了双闭环控制策略,设计了变换器处于不同工作模式下的双闭环控制器,经过MATLAB软件仿真对变换器的控制系统进行了PI补偿前后的频域分析,验证了控制系统的稳定性。另外针对一般PI控制器存在的不足,设计了模糊PI控制器。通过在MATLAB/Simulink中进行仿真研究,实验结果表明两种控制器设计比较合理,而本文设计的模糊PI控制器的稳定性和动态性能都比一般的控制器较好。论文的最后介绍了变换器系统的软硬件设计,在软件设计中主要进行了信号的采集处理、控制PWM波的产生、模糊PI部分的实现等。


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