基于双有源桥的并网双向acdc变换器技术研究

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1、中图分类号：TM464论文编号：102870315-S091学科分类号：080804硕士学位论文基于双有源桥的并网双向AC/DC变换器技术研究研究生姓名李娟学科、专业电力电子与电力传动研究方向功率电子变换技术指导教师谢少军教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonDual-Active-Bridge-

2、BasedGrid-tiedBidirectionalAC/DCConverterAThesisinElectricalEngineeringbyLiJuanAdvisedbyProf.XieShaojunSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本

3、学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将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、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：摘要对比国内外新近的关于数据中心直流供电系统的相关标准可明确，上限400V直流(260-400V)的宽母线电压是国际上数据中心直流供电系统的发展趋势。相比较于母线窄

4、电压范围方案，母线宽电压范围方案的母线电压直接由蓄电池组的输出电压决定，系统结构得到简化，成本也相对较低，但对接于母线的变换器也会有更宽范围工作电压的要求。作为直流供电系统与大电网的接口，并网双向AC/DC变换器是直流供电系统的重要组成部分。该变换器承载着控制能量在直流母线和电网之间传递的任务，不仅要适应直流母线的电压范围，而且要能控制网侧电流实现较好的功率因数和正弦度，并实现能量的高效双向传输。针对上述要求，本文研究了一种基于双有源桥的并网双向AC/DC变换器，该变换器是一个两级拓扑，前级是双有源桥双向DC/

5、DC变换器(DAB)，后级是单相全桥双向AC/DC变换器。前级变换器负责控制直流母线侧电压的稳定，后级变换器负责中间支撑电容电压的稳定和控制进网电流，并实现双向功率传输。本文详细分析了两级变换器的工作原理，并针对DAB在传统移相调制策略下存在轻载功率回流现象、软开关范围窄等问题，给出了一种提高变换器性能的改进移相调制策略——双移相调制策略。该调制方案在传统移相调制策略的基础上增加了一个自由度，拓宽了软开关范围，解决了功率回流问题。详细分析了电网接口变换器的外特性，得出了应用于宽母线电压的并网双向AC/DC变换器

6、的并网控制目标，并给出了并网双向AC/DC变换器并网控制策略和设计思路。基于理论分析，本文设计了3kW实验样机，控制芯片采用TMS320F28335微控制器。给出了系统的硬件设计方案和软件设计方案，并对变换器进行了仿真分析和实验研究。试验结果表明DAB在宽输入电压范围内均可正常工作；单相全桥电压电流双闭环控制系统的稳态性能和动态性能均符合控制要求；本文给出的并网双向AC/DC变换器可在整流模式下运行，具有很好的进网电流特性，为直流供电系统的构建提供了一定的参考。关键词：直流供电系统，宽母线，双有源桥，双向AC/

7、DC变换器，并网控制ABSTRACTInrecentyears,somestandardsoftheDCpowersupplysystemindatacenterwerepublishedathomeandabroad.Anditturnsoutthatupto400V(260~400V)DCpowerfeedsystemisthedevelopmenttrendinDCpowersupplysystem.ComparedtothenarrowDCbusscheme,thebusvoltagerangeofth

8、ewideDCbusschemeisdirectlydecidedbytheoutputvoltageofthebatterygroup.Thereforethesystemstructurebecomessimplifiedandthecostisrelativelylower.Butthelatterstageconverterwillhavemorerequirementsabo