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在直流纳电网内,单双向DC/DC变换器作为不同类型单元间互联实现的关键设备和能量传输的执行装置,其功率损耗和动态特性将对直流纳电网的整体运行效率和能量管理调控产生重要影响。在各种类DC/DC变换器中,谐振类DC/DC变换器兼具较高的运行效率和快速的动态性能,将其用作不同单元间接口将有助于直流纳电网的低耗运营和灵活组建。本文旨在选取合适的谐振类变换器完成典型直流纳电网中各类单元与主直流母线的互联,通过对所选取谐振类变换器关键技术问题的研究和解决提高谐振类变换器的实用性和稳定性等功能特性。本文通过对直流纳电网典型结构的分析指出用作接口设备的DC/DC变换器按互联单元、传输方向和功能的不同可分为五类。其中,互联380V直流母线与48V直流母线、电动汽车车载蓄电池组和分布式光伏发电单元的三类单向DC/DC变换器可由LLC谐振单向变换器替代,而互联380V直流母线与并网整流器380V直流输出和储能设备的两类双向DC/DC变换器可分别由采用变频控制的CLLC谐振双向变换器和采用新型变频-移相混合控制的LLC谐振双向变换器取代。针对上述三类谐振型变换器现存的以下五个关键问题进行研究,并给出解决方案。1)考虑MOSFET关断过程的LLC单向变换器死区时间的选取计算。死区时间的合理选取是LLC单向变换器在宽负载和宽增益范围实现ZVS进而具备较高运行效率的必要条件。现有LLC死区时间的选取方法忽略MOSFET关断过程的影响,选取结果需结合实际情况调整而实用性不强。本文通过探究确立了考虑MOSFET关断过程的使LLC变换器在宽泛范围内实现ZVS的死区时间选取原则,并参照此原则对最恶劣工况下计及MOSFET关断瞬态的LLC工作过程进行描述和简化。运用MOSFET手册中所给常规参数简便精确地算得最恶劣工况下LLC变换器实现ZVS所需的死区时间最小值,然后依照给出的死区时间选取原则得到死区时间的最终选定值。实验结果验证了该选取方法的有效性。2)LLC谐振单向变换器变频控制芯片的光电隔离研究。LLC变频控制芯片的外围隔离电路是其一、二次侧间实现电气隔离的关键。然而将常规光电隔离电路应用于变频控制芯片时,光电耦合器输出电流和寄生电容带来的冲击和干扰严重威胁变频控制芯片的可靠运行。本文深入研究适用于控制芯片的常规小功率变压器隔离电路和常规光电隔离电路,指出后者应用于LLC变换器时存在的技术问题。创新性地将上述两类常规隔离电路进行部分拼接构建了一种适用于LLC变换器变频控制芯片的新型光电隔离电路,并详述其元件参数的选取计算方法。仿真和实验结果验证了新型光电隔离电路及其元件参数选取计算方法的有效性和正确性。3)CLLC谐振双向变换器运行模态的分析研究。CLLC双向变换器运行行为和相关特性的精确描述既是其理论研究的根本,又是其应用发展的基石。基波近似分析法(Fundamental Harmonic Approximation,FHA)因仅考虑CLLC中电压电流的基波分量而忽略其他高次谐波分量使由其所得的CLLC工作特性描述结果精确性低且无法辨识CLLC各种运行模态。本文系统辨识并深入研究CLLC变换器的主要运行模态,对模态在前半开关周期内的组成阶段进行分类提取和时域描述。然后经分析总结出CLLC模态运行行为存有的限制条件,将二者结合构建以电压增益和其他电压电流变量为未知量的方程组,最终运用其数值解完成对CLLC变换器行为特性的精确描述。此外,通过阐明主要运行模态的边界和分布使CLLC变换器行为特性的描述更加完善。仿真结果表明由CLLC变换器运行模态分析所得结果的精确性极高。4)CLLC谐振双向变换器谐振参数的优化设计。CLLC双向变换器的运行效率与其谐振网络参数取值紧密相关。现有CLLC谐振参数的优化设计方法主要基于由传统FHA方法得到的精确性极低的CLLC电压增益计算公式,其设计结果难以使CLLC变换器运行效率最大化且可能影响CLLC变换器的稳定工作。本文凭借分析CLLC模态得到的CLLC精确运行特性,对开关管ZVS条件、导通损耗和电压增益特性与谐振参数的相互关系进行分析,进而明确了 CLLC谐振参数对其运行效率和闭环控制的影响并提出了一种CLLC变换器谐振网络参数的优化设计方法。实验结果表明该方法在保证CLLC变换器闭环稳定工作的同时使其运行效率得到了最大限度地提升。5)基于变频-移相混合控制的LLC谐振双向变换器的理论研究与控制实现。现有用于互联直流纳电网内母线和储能设备的谐振类双向变换器存有无法在全调节范围内实现开关管ZVS和控制方式复杂等缺点。提出一种基于变频-移相混合控制的新型LLC谐振双向变换器,具备在宽泛的电压增益和传输功率范围内实现开关管ZVS和整流管ZCS的能力且依托一侧开关管通断实现变频-移相混合控制,运行效率高,控制复杂程度低。精确描述单一变频或移相控制下LLC双向变换器的工作状态和特性,论证对LLC双向变换器采用变频-移相混合控制的合理性并提出一种逻辑简单且易于实现的变频-移相混合控制方案。仿真及实验结果验证了给出的LLC双向变换器理论分析结果的正确性、提出的变频-移相混合控制实现方案的有效性及该变换器在运行效率和调节范围两方面的优越性。