用于微网交直流储能系统的双向DC-DC变换器研究

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储能系统中的双向直流变换器是维持能量平衡的关键,但双向直流变换器不同的拓扑结构适用于不同的电压等级、功率等级的场合,因此本文结合实际指标对多种双向直流变换器进行参数设计与仿真分析,说明各直流变换器在应用中的长处与不足,并在此基础上确定双向LLLC谐振变换器与双向Buck/Boost变换器级联的拓扑结构,并对其进行深入的研究。双向LLLC谐振变换器在同步整流法控制下,会因为副边侧开关管寄生电容大而失去软开关性能,因此本文使用同步控制的方法处理副边侧寄生电容。文章详细说明控制方法的原理与效果,并基于时域分析法得到变换器在各个工作模态的暂态表达,在此基础上得到变换器的特性与参数设计方法。在双向变换器设计中,文章指出传统控制的双向Buck/Boost变换器无法保持母线电压稳定的不足,并通过建立双向Buck/Boost变换器的小信号模型,分析影响输出电压稳定的因素,提出电压前馈的解决方法。文中按照设计方法得到变换器关键元件的参数,并对变换器进行损耗分析。搭建一台5k W的双向DC-DC变换器样机,给出变换器正向和反向运行时的典型工作波形、增益曲线和效率曲线,验证原理的正确性和方案的可行性。
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