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目前,随着经济的快速发展,能源紧缺问题日趋严重,能量回馈再利用系统成为了世界各国学者的研究热点。能量回馈再利用系统的投入使用将会很大程度上提高能源的利用效率,从而有效缓解或者解决能源紧缺的问题。双向AC-DC变换器作为能量回馈再利用系统中的能量双向流动控制的关键装置,在工程中得到广泛应用。由双向AC-DC变换器和其他装置以及电池储能系统构建的能量再回馈利用系统正被广泛应用在微电网电池储能系统、锂电池化成控制系统、交流不间断电源系统等领域。双向AC-DC变换器的控制策略的进一步研究,对于更高效地实现能量回馈再利用具有重要意义。本文详细论述了单相半桥型双向AC-DC研究前景和意义,分析了双向AC-DC变换器在电池储能系统中起到的作用,论述了目前常见的几种双向AC-DC变换器控制方法,重点对单相半桥型双向AC-DC变换器的单周期控制算法进行研究。本文还分析了基于单周期控制算法的单相半桥型双向AC-DC变换器的工作原理,并且对单相半桥型双向AC-DC变换器进行大信号建模和小信号建模,分析了单周期控制算法的稳定条件以及电压外环的补偿设计,最后分析了单向半桥型双向AC-DC变换器的桥臂电容电压不均衡问题,并且提出了相应的解决方案。在此基础上,通过使用PSIM仿真软件对单周期控制算法进行仿真,验证单周期控制算法实现能量双向流动以及桥臂电压均衡方案的可行性和稳定性。为了验证单周期控制算法的实用性,采用TMS320F28069数字控制器设计了单相半桥型双向AC-DC变换器的数字控制系统,文中详细论述了单周期控制算法的数字化以及电路采样方法,同时简述了控制程序流程以及关键参数的选择和数字补偿器的设计。构建了一个400W的单相半桥型双向AC-DC变换器的实验硬件平台,论文给出了功率器件的选择、滤波电感的设计、桥臂电容的选择、驱动电路的设计以及保护电路的设计等。结合单周期控制器数字化设计以及实验平台的建立,通过实验结果验证了单周期控制算法对单相半桥型双向AC-DC变换器控制的有效性。