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交错并联磁集成双向DC/DC变换器的研究

作　者: 刘俭佳
导　师: 杨玉岗
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 双向DC/DC变换器 磁集成 设计准则 稳态电流纹波 暂态响应速度
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


双向DC/DC开关变换器可以根据需求实现电流的双向流动，同时得到需要的直流的电的设备。直流不间断电源系统，航空航天电源系统，电动汽车以及太阳能电池变换器等场合对双向DC/DC变换器有着相当广泛的应用。本文提出了一种采用两相交错并联磁集成耦合电感的双向DC/DC变换器，该变换器将两相Buck+Boost非隔离型双向DC/DC变换器的所有通道的电感集成为一个耦合电感。文中详细分析了交错并联磁集成双向DC/DC变换器工作在Buck和Boost工作模态下的稳态电流纹波和暂态响应速度，并提出了两相交错并联磁集成双向DC/DC变换器运行在Buck模式下和运行在Boost模式下的设计准则，即在设计这种变换器时，应根据占空比的大小及稳态相电流纹波和暂态总输出电流响应速度的技术要求，利用本文所给出的设计公式和设计区域选择磁集成耦合电感的反向耦合系数。非隔离型双向DC/DC变换器具有响应速度快，电流纹波小等特点被广泛应用于中小功率的场合，但随着生产实践的要求，大功率的设备逐步被用在日常生产和生活中，非隔离型双向DC/DC变换器不能满足人们生产生活的需要，隔离型双向DC/DC变换器应运而生，本文后面部分对隔离型双向全桥DC/DC变换器进行了分析。隔离型双向全桥DC/DC变换器有了高频变压器的加入，即实现了电气隔离又可以实现电压变换。通过仿真和实验证明理论分析的正确性。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-8
目录  8-11
1 绪论  11-17
  1.1 双向 DC/DC 变换器的研究背景和意义  11-14
  1.2 双向 DC/DC 变换器的国内外研究现状  14-15
  1.3 本文研究的意义和内容  15-17
2 非隔离型交错并联磁集成双向 DC/DC 变换器的 Buck 工作模态分析  17-39
  2.1 等效稳态电感和等效暂态电感  19-22
    2.1.1 等效稳态电感  19-20
    2.1.2 等效暂态电感  20-22
  2.2 稳态电流纹波和暂态电流响应速度的分析  22-25
    2.2.1 稳态电流纹波的分析  22-23
    2.2.2 暂态电流响应速度的分析  23-25
  2.3 Buck 工作模态的 DCM 工作模式分析  25-28
    2.3.1 DCM 模式 1 的分析  26-27
    2.3.2 DCM 模式 2 的分析  27-28
  2.4 引起轻载效率低的原因  28-32
  2.5 轻载效率的提高  32-33
  2.6 Buck 模式的仿真验证  33-35
    2.6.1 CCM 模式下 Buck 工作模态的仿真验证  33-34
    2.6.2 DCM 模式下 Buck 工作模态的仿真验证  34-35
  2.7 Buck 工作模态的实验验证  35-39
    2.7.1 稳态相电流纹波的实验比较  36-37
    2.7.2 暂态相电流和总电流响应速度的仿真比较  37-39
3 非隔离型交错并联磁集成双向 DC/DC 变换器的 Boost 工作模态分析  39-51
  3.1 等效稳态电感和等效暂态电感  40-42
    3.1.1 等效稳态电感  40-41
    3.1.2 等效暂态电感  41-42
  3.2 稳态电流纹波的分析  42-43
  3.3 输出纹波电压分析  43-46
    3.3.1 DCM 时的输出纹波电压  43-44
    3.3.2 CCM 时的输出纹波电压  44-46
  3.4 交错并联磁集成双向 DC/DC 变换器 Boost 模式的参数分析  46-47
  3.5 非隔离型交错并联磁集成双向 DC/DC 变换器的设计准则  47-48
  3.6 Boost 工作模态的仿真验证  48-49
  3.7 Boost 工作模态的实验验证  49-51
4 交错并联磁集成双向 DC/DC 的磁集成耦合电感研究  51-61
  4.1 两相集成“I 王 I”形耦合电感的结构  51-58
    4.1.1 “I 王 I”形耦合电感器的磁路模型  52-55
    4.1.2 “I 王 I”形耦合电感器磁路模型的改进  55
    4.1.3 “I 王 I”形铁芯的磁柱气隙磁阻 Rgc  55
    4.1.4 绕组外面的空气磁阻 Rair  55-57
    4.1.5 电感计算  57
    4.1.6 “I 王 I”形耦合电感器的设计  57-58
  4.2 铁芯尺寸计算  58
  4.3 仿真与实验  58-60
  4.4 本章小结  60-61
5 隔离型双向全桥 DC/DC 变换器  61-68
  5.1 模态分析  61-63
  5.2 增量式数字 PI 算法的实现  63-65
  5.3 数字控制程序结构  65-66
  5.4 实验结果  66-67
  5.5 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
作者简历  73-75
学位论文数据集  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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