数字控制双向全桥dc-dc变换器的研究硕士学位论文

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1、硕士学位论文数字控制双向全桥DC/DC变换器的研究78AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringAStudyofBi-directionalFull-BridgeDC/DCConverterBasedonDigitalControlCandidate:NiuJinHongMajor:PowerElectronicsandElectricDriveSupervisor:Prof.K

2、angYongHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,HubeiP.R.China430074April,200678独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位

3、论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日78摘要双向DC/DC变换器(Bi-directionalDC/DCConverter,BDC)是可

4、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

5、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

6、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78AbstractBi-directionalDC/DCConverter(BDC)isthetwo-quadrantoperatingDC/DCconverter.ThepowercanflowineitherdirectionbetweentwoDC

7、sources.BDCperformsastwoDC/DCconverters.Withthedevelopmentofthescienceandproduction,BDCisincreasinglyusedinapplicationssuchasDCuninterruptiblepowersupply,aerospacepowersupply,andauxiliarypowersupplyofelectricvehicles,etc.TheemployingofBDCcanreducethesize,t

8、heweight,andthecostofpowersystem.ThisthesisisconcentratedontheresearchofthedigitalcontrolledBi-directional,isolated,full-bridgeDC/DCConverter.Thisconverterisusallyusedinhighpowerapplications.Inchapterone,thec