【摘 要】
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目前,双向DC/DC变换器在新能源发电、电动汽车、节能电梯等需要进行直流电压变换、能量双向传输的场合中被广泛使用,双向DC/DC变换器的性能对于上述场合的用电可靠性、安全性与用电质量至关重要,尤其对双向DC/DC变换器的控制性能而言,有必要研究一种基于先进非线性控制方式的控制器,来提升双向DC/DC变换器的运行稳定性、调节精度和动态响应能力。本文首先对非隔离型和隔离型双向DC/DC变换器的拓扑结构
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目前,双向DC/DC变换器在新能源发电、电动汽车、节能电梯等需要进行直流电压变换、能量双向传输的场合中被广泛使用,双向DC/DC变换器的性能对于上述场合的用电可靠性、安全性与用电质量至关重要,尤其对双向DC/DC变换器的控制性能而言,有必要研究一种基于先进非线性控制方式的控制器,来提升双向DC/DC变换器的运行稳定性、调节精度和动态响应能力。本文首先对非隔离型和隔离型双向DC/DC变换器的拓扑结构进行分类研究,并说明了双向DC/DC变换器的典型应用场景,以及对DC/DC变换器的传统控制技术和先进控制技术进行分类介绍。然后分析非隔离型拓扑和隔离型拓扑的优缺点,根据应用需求确定了拓扑结构的选择,选择双全桥隔离型双向DC/DC变换电路,接着按照降压模式和升压模式的划分,分析了变换器的工作原理、建立了变换器的数学模型,并对模型进行了仿真,基于数学模型分析了变换器系统的开环稳定性。在控制策略研究上,本文首先给出了传统PID控制策略的设计过程,并分析了传统PID控制器的不足之处。为了弥补这种不足,本文将传统PID控制与模糊控制相结合,给出了模糊PID控制器的设计过程,并通过仿真将本文设计的模糊PID控制器与传统PID控制器进行了控制效果比较。本文给出了隔离型双向DC/DC变换器的电路实现,详细介绍了功率电路与信号电路的设计过程;同时给出了控制器的软件程序设计,包括主程序、采样程序、PWM驱动程序和模糊PID控制算法程序的流程设计。根据设计内容,制作了一台270V-28V电压双向变换的实验样机,并利用该样机对基于模糊PID控制的隔离型双向DC/DC变换器的运行效果。实验结果表明,本文设计的隔离型双向DC/DC变换器能够很好地满足相关的应用指标。同时,实验中将本文设计的模糊PID控制器与传统的PID控制器进行控制效果的对比,结果表明本文所采用的模糊PID控制器能够有效的提升隔离型双向DC/DC变换器的调整能力。
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