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蓄电池充放电数字DC-DC变换器的研制

作　者: 刘洋
导　师: 徐殿国
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 蓄电池管理全桥拓扑双向变换器有源钳位
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近几年来,环境问题越来越多的受到人们的重视,使用清洁能源可以有效的减少环境污染。风能和太阳能是目前应用的比较广泛的清洁能源,很多国家都提出了政策支持。但是,风能和太阳能的可调度性不高,随机性较强,因此就需要储存电能的装置,在无风或无阳光的时候储存的电能还能继续供电,增强清洁能源发电系统供电的可靠性。蓄电池是目前应用非常广泛的储存电能的装置,蓄电池充放电管理器的研制对可再生能源的利用,不间断UPS等领域的发展将会有重要的意义。本文要完成风光互补发电中电池与母线之间的电能转换,论文首先介绍了储能技术、双向DC-DC变换器的发展现状和几种常用于蓄电池充放电的DC-DC变换器,接着完成了两个单向的变换器的研制。从低压到高压时保持输出恒压,从高压到低压时给蓄电池充电并保持母线电压恒定,均给出了实验结果。本课题中还完成了一种全桥双向DC-DC变换器的研制,仔细分析了它的的工作原理,根据工作原理制作了实际的变换器并给出了设计过程和实验结果。针对该变换器升压过程中MOSFET两端电压尖峰大的问题使用了有源箝位电路,结果表明该电路有很显著的抑制电压尖峰的效果,但也带来了增加电路的复杂性,影响降压变换效果等问题。两种拓扑结构均使用单片机作为控制芯片,电压型控制方式,通过实验验证两种拓扑结构和全桥双向DC-DC均能稳定的工作并能满足基本功能。本课题共研制了三个DC-DC变换器,分别是单向的升压、降压变换器和全桥双向变换器。详细介绍了他们的工作原理,给出了工作时的实测波形和数据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景  8-11
    1.1.1 新能源发电概述  8-9
    1.1.2 储能技术的概况  9-10
    1.1.3 数字电源的概况  10-11
  1.2 全桥双向变换器的发展现状  11-15
  1.3 论文主要研究内容  15-16
第2章数字DC-DC电源功率拓扑的研究  16-28
  2.1 引言  16
  2.2 DC-DC功率拓扑结构选择以及驱动电路的设计  16-20
    2.2.1 拓扑结构的选择  16-19
    2.2.2 驱动电路的设计  19-20
  2.3 功率电路的参数设计  20-26
    2.3.1 拓扑参数计算  20-25
    2.3.2 开环实验调试  25-26
  2.4 升压和降压变换器电路  26-27
    2.4.1 升压电路主电路  26-27
    2.4.2 降压电路主电路  27
  2.5 本章小结  27-28
第3章蓄电池充放电的控制方式  28-37
  3.1 引言  28
  3.2 充电控制方法  28-29
  3.3 放电控制方法  29-32
  3.4 存在的问题和解决方法  32-36
    3.4.1 BDR开环工作时电压下降的解决方法  32-34
    3.4.2 BDR的软启动  34-35
    3.4.3 整流侧电压尖峰的吸收  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第4章全桥双向DC-DC变换器拓扑结构  37-43
  4.1 引言  37
  4.2 拓扑结构分析  37-39
    4.2.1 基本拓扑结构  37-39
    4.2.2 带有源箝位电路的拓扑结构  39
  4.3 功率电路的参数设计  39-41
    4.3.1 储能电感的设计  39-40
    4.3.2 输出电容参数计算  40-41
    4.3.3 其他功率器件  41
  4.4 有源箝位电路参数设计  41-42
  4.5 本章小结  42-43
第5章全桥双向变换器的实验分析  43-49
  5.1 引言  43
  5.2 全桥双向变换器的控制方法  43-45
    5.2.1 升压模式分析  43-44
    5.2.2 降压模式分析  44-45
  5.3 双向全桥DC-DC变换器实验验证  45-48
    5.3.1 升压时主要波形  45-46
    5.3.2 降压时主要波形  46-47
    5.3.3 全桥双向变换器  47-48
  5.4 本章小结  48-49
结论  49-50
参考文献  50-55
致谢  55

蓄电池充放电数字DC-DC变换器的研制

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