【摘 要】
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随着大量新能源发电系统、储能系统以及电动汽车等接入电网,双向DC/DC变换器成为功率转换环节的关键部分,其中双有源桥式DC/DC变换器（DAB）由于具有高频化、功率双向流动以及电气隔离等优点,是目前研究的热点之一。本文以DAB变换器为研究对象,从电流应力、回流功率、软开关以及动态响应这几个特性出发,对DAB变换器进行优化控制,以期提高DAB变换器的动态特性和运行效率。首先,介绍了DAB变换器在单重
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随着大量新能源发电系统、储能系统以及电动汽车等接入电网,双向DC/DC变换器成为功率转换环节的关键部分,其中双有源桥式DC/DC变换器（DAB）由于具有高频化、功率双向流动以及电气隔离等优点,是目前研究的热点之一。本文以DAB变换器为研究对象,从电流应力、回流功率、软开关以及动态响应这几个特性出发,对DAB变换器进行优化控制,以期提高DAB变换器的动态特性和运行效率。首先,介绍了DAB变换器在单重移相控制和拓展移相控制下的工作原理,分析了SPS控制和EPS控制两种控制方式下的开关模式,推导了传输功率、电流应力和回流功率的表达式,并对比了两种控制方式下的传输功率、电流应力和回流功率。其次,为了提高DAB变换器的效率,本文基于EPS控制分别研究了电流应力和回流功率的优化控制方法。以最小化电流应力为优化控制目标,分别建立了两种工作模态下电感电流的拉格朗日表达式,推导出了最优的内、外移相比取值;以回流功率等于零为优化控制目标,分别推导出了两个工作模态下内、外移相比之间需要满足的关系。通过仿真证明了优化控制策略的有效性。然后,为了能够优化电流应力的同时提高DAB变换器的动态响应特性,提出了一种将电压动态矩阵控制算法（DMC）与电流应力优化相结合的控制算法。DMC通过对电压误差进行预测和对控制增量进行最小化约束来提高DAB变换器的动态响应能力。通过仿真和半实物仿真验证了所提出的优化控制方法不仅能够减小电流应力,而且提高了变换器的动态响应能力。最后,分析了DAB变换器在SPS控制下实现软开关的条件,进一步分析了SPS控制和EPS控制实现软开关的功率范围,并在EPS控制分析的基础上,提出了一种在电压转换比不匹配时全功率范围内实现软开关的优化控制方法。通过仿真验证了算法正确性。
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