CLLC谐振变换器设计与控制研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liwulai11111
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
课题以风电液流电池储能系统交直流微电网为背景,对作为储能电池与微电网交互接口的CLLC谐振变换器进行优化设计与控制研究,给出一种CLLC谐振变换器的参数优化设计方法,核心在于通过优化谐振变换器的电路结构及参数来提升变换器的工作性能,在变频控制策略下确保系统能量双向流动及高效稳定运行。为了对CLLC谐振变换器的基本工作原理进行详细分析,给出变换器在欠谐振状态下的八种工作模态,接着基于传统的并联电路结构,设计出课题所用的一种新型并联拓扑形式,同时针对存在的环流情况、设置死区时间的重要性以及变换器损耗情况进行深入分析。为了深入研究CLLC谐振变换器的归一化电压增益特性,依据推导出的基波等效模型研究变换器不同参数对电压增益特性的影响。为了优化励磁电感取值,对变换器阻抗边界展开分析,针对死区时间的合理取值,给出两个约束条件,保证变换器能够有效实现软开关,为了提升变换器的工作性能,在混沌原理的基础上对输出滤波电容进行合理取值。为了在变频控制策略下探究CLLC谐振变换器正反向运行特性,采用扩展描述函数法对CLLC谐振变换器完成系统的小信号建模,并结合经典控制理论设计出合理的环路补偿器,实现并完成变频控制策略的闭环设计,进一步提高谐振变换器输出响应速度及稳态性能。搭建2k W的CLLC谐振变换器实验样机进行验证,由实验结果可知,样机在正向工作时,满载效率可达92.4%,随负载变轻效率峰值接近93.2%。变换器在正反向运行及轻载时均可以实现自然软开关,在满载时变换器输出电压纹波率低于2%,通过对变换器突切负载,可以得到其动态响应时间为15ms左右,同时在非额定电压输入时,输出电压仍能稳定在400V。
其他文献
近年来宽禁带半导体器件凭借其优异于传统硅基器件的性能得到越来越多的关注。以SiC MOSFET为代表的宽禁带功率器件具有更高的耐压水平和耐高温能力,更适合在高频应用场景下工作,这一特性可以显著提高电力电子变换器的效率与功率密度,对于提高系统的集成度具有显著意义。相应地,由于SiC MOSFET通常在较高的工作频率下运行,这导致由器件自身生产制造工艺及电路布局等因素引入的寄生参数对功率器件的安全可靠
学位
单级式高频隔离型谐振式AC-DC变换器以其高功率密度、长寿命、功率双向流动、易于模块化等诸多优点,在交流并网型储能系统中具有广阔的应用前景。为了扩展该类变换器的电压、功率等级以使其适应储能系统高压化、大功率化的实际需求,提出一种新型模块化单级式高频隔离型谐振式AC-DC变换技术,并对其拓扑结构、工作原理、网侧电流闭环控制策略、模块间均压控制策略、开关管故障诊断等方面进行了详细研究。首先,对单级式高
学位
木质素作为世界第二大可再生资源,一般作为廉价燃料或以废弃物形式进行排放,不但造成了资源浪费,同时也严重污染了环境。通过化学方法将其转化为高附加值的酚类化合物可以有效实现木质素资源化利用。本文采用溶剂热法合成了一系列钕掺杂钴钙MOF前驱体,通过控制焙烧过程制备Ca1-xNdxCoO3(1≥x≥0),对其形貌、晶相、粒径和孔结构进行了表征分析,并对木质素催化热解过程进行了动力学分析,最后考察了木质素催
学位
近年来,超疏水表面因其独特的浸润性和广阔的应用前景被科学家关注及研究。但超疏水涂层往往不稳定,容易在苛刻工况下失去超疏水性。针对以上问题,本论文以纳米尺度界面强化,微结构调控设计作为切入点,设计了具有高粘附力、耐磨擦、耐腐蚀、耐冲击、抗结垢、微结构修复能力的超疏水涂层。同时,借助接触角仪器,Taber摩擦机,电化学工作站等设备,对涂层各项性能指标进行了测试表征。其具体内容如下:1、针对超疏水涂层不
学位
近年来,以可再生的太阳能为驱动力,利用光催化技术净化和修护水体环境,具有良好的发展前景和重要意义。类石墨相氮化碳(g-C3N4)因其制备成本低和独特的热稳定性而成为光催化领域的明星材料。但纯g-C3N4存在易团聚、比表面积小和可见光吸收范围窄等问题使其在光催化领域的发展中备受困扰。基于此本文通过形貌调控和构建异质结对氮化碳进行改性,特别是构建具有高效的电子转移特性及高氧化还原能力的新型Z型异质结的
学位
跷板开关作为一种手动控制墙壁开关,已经成为家居生活中不可或缺的电气设备。自镇流灯这类有着浪涌特性的负载使得开关闭合过程中产生剧烈的燃弧,从而引发触点熔焊,这已经成为跷板开关主要的失效模式。迄今为止,对跷板开关触点熔焊特性的相关理论分析和实验研究较少,对于跷板开关在电涌负载条件下的熔焊机理认识不足。本文提出了跷板开关机械动作特性的有限元仿真方法,基于开发的跷板开关电涌冲击实验系统,研究了跷板开关闭合
学位
在电气网络中,为了更好的进行能源调度与控制,各个模块控制器之间的相互通信是十分必要的,而DC/DC变换器作为直流微网中的重要基础设备,具有一定的发送数字信号的能力,挖掘DC/DC变换器能量/信息一体化传输(Power/Signal Synchronous Transmission,PSST)的能力并将其应用到电气网络中,将大大简化直流网络的通信结构。本文将电力电子技术与通信技术相融合,分别研究了两
学位
含碳化石燃料燃烧所排放各种气体的组成极其复杂,其中约85%为N2,12%为CO2。因此,为了减少温室气体的排放,分离烟气中的CO2和N2是现阶段的研究热点。其中,具有八元环孔道结构的CHA分子筛(Chabazite和SSZ-13)因其许多显著的优点而引起了广泛的关注和研究。本文依次使用N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵作为模板剂,借助水热合成方法制备出SSZ-13分子筛。并利用Y型分子筛,利
学位
感应同步器作为一种精密的测角仪器,与光电编码器相比具有良好的环境适应性、在恶劣的环境下与旋转变压器相比具有更高的测量精度,故广泛应用于航天和工业自动化等领域。随着科学技术的不断进步,感应同步器的本体结构、测角系统和误差补偿得到了大力发展;原本的储存器辅助测量绝对角度逐渐发展到在拓扑结构、角度解算上做出大量改进,从而获得绝对角度;测角系统也随着DSP和FPGA的广泛应用得到了很大的提升;人们对于感应
学位
电流源逆变器为升压结构,对电机进行驱动控制时可以提高电机相电压,拓宽电机运行范围。但电流源逆变器使用的功率器件较多,并且早期由于功率器件开关频率较低并且导通电阻较大,电流源逆变器的效率很低,因此目前为止电压源逆变器的应用范围远大于电流源逆变器。三相永磁同步电机本身不具有容错能力,若需要在电机故障时仍然正常运行一段时间,则应改变逆变器的拓扑,本文所研究的三相四桥臂电流源逆变器就是电机故障时进行容错控
学位