输入串联输出并联充电电源及其控制策略的研究

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1、国内图书分类号：TM921.1学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文输入串联输出并联充电电源及其控制策略的研究硕士研究生：冯守旺导师：杨威副教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM921.1U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONINPUT-SERIES-OUTPUT-PARALLELCHARGINGPOWERSUPPLYANDITSCONTROLSTR

2、ATEGYCandidate：ShouwangFengSupervisor：AssociateProf.WeiYangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要蓄电池作为一种电能的

3、存储和供给设备，已在众多领域中得到了广泛的应用，而充电电源作为其配套设施，也成为了研究热点之一。近些年来，由于设备续航能力的需要，蓄电池的容量越来越大，这就对充电电源的电压电流等级和功率等级提出了更高的要求。高输入电压大功率充电电源存在着器件电压电流应力大、系统散热困难、电磁干扰严重等多种问题，为此本文提出了一种两单体输入串联输出并联(Input-Series-Output-Parallel,ISOP)的解决方案，降低了每个单体的电压和功率等级，充分发挥了开关电源的优势。为提高单体效率，选用了加入谐振电感和箝位二极管的改进型移相全桥拓扑作为主电路，对其工作原理进行详细分析，并以此为基础

4、计算和选取了器件参数；分析了采用峰值电流控制的移相全桥变换器的MOSFET失效现象；用Pspice对主电路进行仿真，验证了理论分析和设计的正确性。为实现两单体的均衡工作，对ISOP充电电源输入均压与输出均流的关系进行了理论推导；分别分析了采用输入均压控制策略和输出均流控制策略的ISOP系统的稳定性；提出了一种能实现输入均压环与输出电压/电流环解耦的输入均压控制策略，简化了控制器的设计；在计算控制参数时，以全桥变换器单体的小信号模型为基础，建立了ISOP系统的小信号模型；采用经典控制理论设计了闭环参数，并用Matlab/Simulink进行仿真，验证了控制策略的有效性和参数设计的合理性。

5、以最佳充电曲线为参照，选取了五阶段充电控制方法，并使用单片机编写了充电控制程序，主要包括充电控制子程序和保护子程序两部分，实现了充电电源的智能充电。搭建了一台3.6kW的两单体ISOP充电电源样机，结合理论分析和指标要求，对单体工作情况和样机均压效果进行测试，结果表明：ISOP充电电源在额定负载条件下效率达到93%，输出稳态精度高，动态响应快，输入均压效果理想。关键词：充电电源；移相全桥变换；输入串联输出并联；串联均压-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractBatteryasapowerstorageandsupplyequipment,hasbeenwidelyusedi

6、nmanyfields.Thechargingpowersupplyasitssupportingfacilityhasalsobecomeoneoftheresearchhotspots.Inrecentyears,thebatterycapacityisgrowingbecauseoftheneedforlongerbatterylifeofelectronicdevices.Capabilityofchargingpowersupply’svoltage,currentandpowerbecomesevermoredemanding.Themaintechnicalstrateg

7、iesforhighinputvoltagehighpowerchargingpowersupplyincludedevicevoltagecurrentstress,systemheatdissipationdifficultyandseriouselectromagneticinterferenceetc.Thepaperproposedasolutioncalledinput-series-output-parallel(ISOP).Th