文档介绍：硕士学位论文
数字控制双向全桥DC/DC变换器的研究
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master of Engineering
A Study of Bi-directional Full-Bridge DC/DC Converter Based on Digital Control
Candidate : Niu Jin Hong
Major: Power Electronics and Electric Drive
Supervisor: Prof. Kang Yong
Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei . China 430074
April, 2006
独创性声明
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日期: 年月日
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日期: 年月日日期: 年月日
摘要
双向DC/DC变换器(Bi-directional DC/DC Converter, BDC)是可双象限运行的直流-直流变换器。该变换器能够根据实际需要调节能量的流动方向,在功能上相当于两个单向直流-直流变换器。随着科技和生产的发展,对双向DC/DC变换器的需求逐渐增多,主要有直流不停电电源系统、航天电源系统、电动汽车等应用场合。在需要能量双向流动的场合,双向DC/DC变换器的应用可大幅度减轻系统的体积重量和成本,有重要的研究价值。本文主要研究适用于中大功率场合的数字控制隔离型双向全桥DC/DC变换器。
本文首先在介绍双向DC/DC变换器的概念、构成方法的基础上引出双向全桥DC/DC变换器,该变换器变压器高压侧为电压型全桥结构,接直流母线;低压侧为电流型全桥结构,接蓄电池。接着介绍双向全桥DC/DC变换器的工作原理,该变换器有两种工作模式:充电模式时,高压侧开关管有驱动信号,低压侧开关管驱动信号封锁,工作原理与单向全桥DC/DC变换器类似;放电模式时低压侧开关管有驱动信号,高压侧开关管驱动信号封锁,工作原理与Boost型全桥DC/DC变换器类似。同时分析了变换器工作过程中存在的占空比损失、开关管电压尖锋、启动控制等问题及相应的解决方案。然后用状态空间平均法建立变换器的小信号模型,研究双向全桥DC/DC变换器的控制模型,分析变换器的闭环系统稳定性,并给出单闭环PID控制器的设计方法。
最后给出一台200W双向全桥DC/DC变换器系统设计、软件流程、数字PID控制器的实现方法、及实验结果与分析。
关键词:双向全桥DC/DC变换器充电模式放电模式控制模型数字PID控制
Abstract
Bi-directional DC/DC Converter (BDC) is the two-quadrant operating DC/DC converter. The power can flow in either direction between two DC sources. BDC performs as two DC/DC converters. With the development of the science and production, BDC is increasingly used in applications such as DC uninterruptible power supply, aerospace power supply, and auxiliary power supply of electric vehicles, etc. The employing of BDC can reduce the size, the weight, and the cost o