高效隔离型桥式DCDC变换器的研制.pdf

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1、LOGO高效隔离型桥式DC/DC变换器的研制1课题背景2国内外研究进展3主要研究内容4研究方案和技术路线5主要难点及解决方案6预期研究成果7进度安排1课题背景4高效隔离型桥式DC/DC变换器研制3/32课题背景背景•能源危机，传统能源紧缺•化石能源会造成环境污染和生态失衡等一系列问题•太阳能资源丰富，分布广，可再生，无污染，且适合分布式利用•中小功率家庭用独立光伏系统可以充分利用分布在用电需求地点的能源，因此应用越来越广泛，提高光伏发电中变换器的效率对光伏系统的推广有重要作用。•直流升压变换器是家庭太阳能光伏系统的重要组成部分，其性能直接影响后级逆变器的工作状况所以

2、用于光伏系统的高效DC/DC变换器已经成为现在的研究热点高效隔离型桥式DC/DC变换器研制4/32课题背景v意义•可以提高太阳能的利用率，缓解能源短缺的状况•可以应用于可再生能源发电、分布式发电、电动汽车储能系统、以及通讯、航天等领域。•可以为边远偏僻农村、海岛和牧区提供照明等基本生活用电，也可为通信中继站、气象台站和边防哨所等特殊处所提供电源，促进人民生活水平的提高等。高效隔离型桥式DC/DC变换器研制5/322国内外研究进展高效隔离型桥式DC/DC变换器研制6/32国内外研究现状隔离升压式DC/DC变换器发展现状v国外研究现状【1】•已有成熟产品投入应用，DC/

3、DC变换器效率高于90%•研究重点：高效率低成本的DC/DC变换器、最大功率点跟踪技术、具有较好调压性能的逆变器、光伏并网电路拓扑、v国内研究现状•目前研究成功的大都是独立的降压变换器，用于光伏系统的升【2】压变换器尚处于起步阶段，样机效率为一般为85%-90%•研究重点：光伏系统的专用蓄电池、适用于光伏系统的大功率逆变器、用于光伏系统的高效ＤＣ／ＤＣ变换器等高效隔离型桥式DC/DC变换器研制7/323课题主要研究内容高效隔离型桥式DC/DC变换器研制8/32课题主要研究内容【3】光伏系统框图•本课题只研究将低压直流电变换成较高点压直流电的直直（DC/DC）变换器•

4、DC/DC变换器的主要功能是将低压直流电变换成可直接逆变成市电的较高电压的直流电高效隔离型桥式DC/DC变换器研制9/32课题主要研究内容v主要内容：•分析DC/DC变换器的主电路参数设计原理，进行参数设计并进行仿真优化•对隔离升压式移相全桥主电路进行小信号建模•设计DC/DC变换器的控制方案、MPPT算法、输入侧电压采样电路和输出电压采样电路。•编写以英飞凌XE164F单片机为核心的软件控制程序，完成采样、运算、控制算法等，实现DC/DC变换器的控制和光伏电池的最大功率点跟踪（MPPT），并进行软、硬件联合调试。高效隔离型桥式DC/DC变换器研制10/32课题主要

5、研究内容v研制的DC/DC变换器实验样机基本技术指标：•输入电压：30~40V•输出电压：330V左右•额定功率：300WvDC/DC变换器实验样机的功能描述：•有平稳的输出电压，输出电压基本稳定在330V•实现高压电路与低压电路的电气隔离•能够实现最大功率点跟踪（MPPT）•有宽功率范围变换，即较宽的输入电流范围•变换器低损耗，即要求开关管实现软开关高效隔离型桥式DC/DC变换器研制11/324研究方案和技术路线高效隔离型桥式DC/DC变换器研制12/32研究方案和技术路线v主电路拓扑的选择用于光伏系统DC/DC变换器逆变侧的半桥与全桥拓扑如下所示【4】【5】：半

6、桥逆变全桥逆变高效隔离型桥式DC/DC变换器研制13/32研究方案和技术路线（1）全桥电路与半桥电路的区别就是，用另外两个同样的开关管代替两只电容，即由4只开关管组成逆变开关电路，所以全桥电路控制必然复杂一点。（2）半桥式电路变压器原边电压为±1/2Vdc，而全桥式电路变压器原边电压为±Vdc。也就是说，如果开关电流一样，电源输入电压也相等，半桥式的输出功率只有全桥式的一半。因此半桥电路不能将光伏板转化出来的珍贵电能有效利用，这是它的突出问题，所以本课题DC/DC变换器中的逆变电路使用全桥逆变。高效隔离型桥式DC/DC变换器研制14/32研究方案和技术路线v用于光伏

7、系统DC/DC变换器整流侧的典型拓扑有全桥整流与全波整流【6】【7】：全桥整流全波整流高效隔离型桥式DC/DC变换器研制15/32研究方案和技术路线（1）桥式整流输出电压比较平滑，这是因为器件的对称性要比绕组的对称性好，桥式整流相对全波整流对整流管的耐压要求低，为全波整流的二分之一。（2）从电路效率上讲，全桥整流电路变压器副边只使用一个线圈，与全波整流相比减少了线圈损耗。（3）结合本课题实际考虑，因为课题要求为升压，副边线圈匝数必然多于原边线圈匝数，所以若使用全波整流必然会增大变压器体积，降低电路效率。因此整流侧选取全桥整流电路高效隔离型桥式DC/DC变换器研制