文档介绍：1
华中科技大学
硕士学位论文
数字控制三相桥双向DC/DC变换器的研究
姓名:张三艳
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:黄声华
20080609
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摘要
随着科技和生产的发展,对双向DC/DC变换器的需求日益增多。双向DC/DC变换
器是能够根据需要调节能量双向传输的直流到直流的变换器,主要应用在直流不停电
电源系统、航天电源系统、直流电机驱动系统、电动汽车等场合。
由于数字控制技术有诸多优点,数字控制技术将是DC/DC变换器系统的未来发展
方向之一。本课题研究的出发点是将DC/DC变换器的高频化和数字化相结合。
首先,本文介绍了 PWM 和移相相结合的控制(PPS 控制)技术,该技术能在较
大范围实现软开关。其次,分析了三相有源桥 ZVS 双向 DC/DC 变换器的工作原理和
控制策略。在相同的输出功率,输入、输出电压和频率下,对三相拓扑和单相拓扑的
元件应力进行对比,结论表明:三相拓扑可减小元件的电流、电压应力,大大提高功
率密度。再次,对不同数目绕组和磁芯结构的三相电感建立了回转器—电容模型,对
比其相电流纹波,并对五芯柱和三芯柱的三相电感的电感值进行比较,结论表明:本
文提到的五芯柱五绕组的三相耦合电感相比其他结构的三相电感有极大的优越性。另
外,利用 matlab 对系统进行了开、闭环仿真。最后,构建了基于 TI 公司的
TMS320LF2407 DSP 以及 Altera 公司 EPM1270T144C5 CPLD 的数字控制硬件平台,
DSP 作为控制核心,实现控制算法的调节,CPLD 实现驱动信号的时序和逻辑控制,
以输出电压作为反馈信号构成单闭环电压型控制系统,附加外围电路,构成三相有源
桥双向 DC/DC 变换器的数字控制系统。采用 DSP 和 CPLD 配合控制的方法,利用
PI 调节移相角达到输出电压恒定的控制策略,实现能量的双向流动。完成了基于 DSP
和 CPLD 配合控制的双向 DC/DC 变换器样机的硬件电路设计和软件控制算法,并研
发了一台输出功率为 360W 的样机。仿真和试验结果验证了理论分析的正确性。

关键词:三相桥、双向DC/DC变换器、PPS控制、数字控制、DSP、CPLD
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Abstract
With the development of technology and the production , the demand of bidirectional
DC / DC converters is increasing. Bidirectional DC/DC converter is a special DC/DC
converter, which can realize the bidirectional flow of energy according to the requirement
of system. This DC/DC converter is mainly used in some applications, such as DC
uninterrupt power supplies, aerospace power supplies, DC motor drive system and electric
vehicles.
Due to digital control technology has many advantages, digital control technology will
be one of the future development directions of the DC / DC converter system. The research
of this subject is based on bination of high frequency and digitalization..
First of all, this paper introduces the control technology of bination of PWM
and phase-shift (PPS) , which can achieve soft switch in a wide range. Secondly, it analyses
the operation principle and control strategy of the three-phase dual active bridge ZVS
bidirec