双向DC_DC变换器的控制模型

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1、第25卷第11期中国电机工程学报Vol.25No.11Jun.20052005年6月ProceedingsoftheCSEE©2005Chin.Soc.forElec.Eng.文章编号：0258-8013(2005)11-0046-04中图分类号：TM46文献标识码：A学科分类号：470⋅40双向DC-DC变换器的控制模型张方华，朱成花，严仰光(南京航空航天大学自动化学院，江苏省南京市210016)THECONTROLLEDMODELOFBI-DIRECTIONALDC-DCCONVERTERZHANGFang-hua,ZhuCheng-hua,YANYang-gua

2、ng(NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,Nanjing210016,JiangsuProvince,China)ABSTRACT：Thecontrolledmodelinthebi-directional变换器的优化设计,改善变换器性能。文献[5-7]对变DC-DCconvertersvariesaccordingtothepowerflow.The换器的控制模型进行了研究，取得了好的效果。paper[1]concludedthatthesinglevoltageloopisunabletoDC-DC变换器为实现稳

3、压输出、优良的动态性能stabilizeasystemandthatthestatefeedbackismandatoryto等，需构成闭环反馈控制系统。状态空间平均法是controlthedynamicsofabi-directionalpowercell.Thepaper[8]分析开关调节系统的常用方法。单向DC-DC变换analyzedthecontrolmodelofthebi-directionalDC-DCconverterwiththeBuck/Boostbi-directionalDC-DCconverter.器有成熟的控制技术，但在BDC中不同功率流

4、向ThesinglevoltageloopwithPIDcontrollerwasusedinthe控制模型不同，因此研究BDC的控制模型，提出bi-directionalDC-DCsystem.Thestabilityandthegood有效的控制方案是研究BDC的重要方面。本文以dynamicsoftheprototypeverifiedtheconclusions.Buck/Boost双端分时稳压BDC为例，分析BDC的KEYWORDS:Powerelectronics;Bi-directionalconverter;控制模型问题。Controlledmodel

5、2BDC的控制模型及PID调节器摘要：双向DC-DC变换器在不同的功率流向时，存在不同的控制模型。有学者认为，对于能量双向流动的闭环系统，2.1应用实例[9]单电压环补偿不能实现闭环稳定工作，而状态反馈可以实现图1为太阳能电池阵系统应用实例。在该系闭环稳定。该文以Buck/Boost双向DC-DC变换器为例构建统中，Vb代表蓄电池，Isolar代表太阳能电池。日照试验平台，通过双向控制模型的分析，采用PID补偿环节的区时，太阳能电池提供负载能量，同时多余的能量单电压闭环实现了BDC系统闭环稳定，并进行了试验验证，通过BDC给蓄电池充电；日影区时，蓄电池通过试验系统的稳

6、定和良好动态性能说明该文分析正确。BDC给负载提供能量。系统工作时维持调节点电压关键词：电力电子；双向变换器；控制模型V不变。在该系统中虚线框内的变换器等效负载在o1引言日影区期间表现为耗散型的电阻，而在日照区期间为供电电源，因此其控制模型和常规变换器不同。双向DC-DC变换器（Bi-directionalDC-DCBuck/BoostBDC从控制的角度可以分为Buck型Converter，BDC）是DC-DC变换器的双象限运行，BDC、Boost型BDC和双端分时稳压Buck/Boost它的输入、输出电压极性不变，输入、输出电流的BDC三种情况。方向可以改变。BDC

7、实现了能量的双向传输，在功LD2能上相当于两个单向DC-DC变换器，是典型的“一+机两用”设备。在需要双向能量流动的应用场合可S2VbS1D1CoRoVo以大幅度减轻系统的体积重量及成本，有重要研究Isolar价值。研究热点集中在BDC的电路拓扑方面，文_献[1-4]研究了几种BDC适用拓扑。图1太阳能电池系统中的BDC电力电子变换器控制模型的深入研究,有助于Fig.1TheBDCinthesolarcellsystem第11期张方华等：双向DC-DC变换器的控制模型472.2Buck型BDC的控制模型100图2为Buck型BDC的等效电路。Req为