【摘 要】
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随着新能源发电技术的日趋成熟和电动汽车的不断推广,将电网与电动汽车互联的车网互联（Vehicle-to-Grid,V2G）技术获得了国内外学者的广泛关注和研究。通过基于有序充放电控制的V2G系统,电动汽车可以充分发挥自身分布式储能特性,实现快速频率调节、无功补偿、削峰填谷和平抑新能源设备接入电网造成波动的功能。双向DC/DC变换器作为V2G系统中传递能量的重要环节,对性能和可靠性有着较高要求。本文
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随着新能源发电技术的日趋成熟和电动汽车的不断推广,将电网与电动汽车互联的车网互联（Vehicle-to-Grid,V2G）技术获得了国内外学者的广泛关注和研究。通过基于有序充放电控制的V2G系统,电动汽车可以充分发挥自身分布式储能特性,实现快速频率调节、无功补偿、削峰填谷和平抑新能源设备接入电网造成波动的功能。双向DC/DC变换器作为V2G系统中传递能量的重要环节,对性能和可靠性有着较高要求。本文通过对典型双向DC/DC拓扑进行分析研究,总结了不同拓扑的特点和适用场合,最终确定双向谐振型CLLLC电路作为本文研究对象,针对其在V2G系统中的应用,围绕参数设计、寄生参数影响、软开关实现和环路补偿问题进行深入研究。首先,对双向CLLLC变换器拓扑结构和工作原理进行介绍,分别使用基波分析法和时域分析法对其进行数学建模并对比分析。而后针对副边开关管寄生电容对变换器工作性能的影响进行研究,推导出包含副边开关管寄生电容的电压增益公式,对实际电路调试过程中出现的电压增益偏移问题有指导意义。其次,针对双向CLLLC谐振变换器参数优化设计进行分析研究,在充分考虑软开关实现条件、轻载电压增益、调频能力和能量传输效率等因素的条件下,提出了一套参数优化设计方法,并以3.3k W样机为例给出了参数设计流程,最后通过仿真进行软开关实现、电压增益范围、调频能力的验证。再次,使用扩展描述函数法对CLLLC谐振变换器进行小信号建模,推导出CLLLC变换器输出电压对开关频率的传递函数,绘制出相应的开环幅频特性曲线并使用PI调节完成反馈环路补偿设计。最后,基于3.3k W谐振变换器的设计要求,介绍了主要电路元件的设计与选型方法,对电路关键元器件进行损耗分析,详细阐述实验平台硬件电路和软件程序的设计方法,完成实验平台的搭建并给出了实验结果。从实验结果可知,变换器在不同负载工况下可以满足软开关和电压增益要求,验证了本文所提出的参数优化设计方法的合理性和可行性。
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