固态变压器中双向隔离型DC/DC变换器的研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:ferer1019
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
本文研究的内容是山西省2014年回国留学人员科技活动择优资助项目“固态变压器的非线性控制策略研究”中的主要内容。随着分布式能源和储能设备加入电网,为满足智能电网需求,固态变压器(Solid State Transformer,SST)迅速兴起。固态变压器既能够实现电能传输、电压变换等传统功能,还能够实现能量双向流动、电气隔离,能够灵活控制输入输出电压电流的幅值、相位和频率,并为可再生能源和储能电池直接并网提供接口。三级结构的固态变压器完成这些功能的关键部分是双向DC/DC变换器(Bidirectional DC/DC Converter,BDC)。传统全桥拓扑结构很难使双向DC/DC变换器兼具环流小、功耗小、电压增益范围大等特性,同时传统移相控制方法也很难使双向DC/DC具备稳态精度高、动态响应快和鲁棒性强的的性能。针对上述问题,本文研究分析了双向DC/DC变换器的拓扑结构,建立了数学模型,设计了变频控制方法和能量双向流动方法,并通过仿真和实验验证了其有效性和准确性。具体研究内容如下:阐述了固态变压器的研究背景和国内外发展现状,介绍了双向DC/DC变换器的拓扑结构、现有控制策略和应用场合。针对双向DC/DC变换器采用传统拓扑结构很难兼具环流小、功耗小、电压增益范围大等特性,选定了CLLC谐振型拓扑结构,并详细分析了其工作原理,根据开关频率与谐振频率的关系,分析了变换器的谐振特性,并分析了变换器的输入阻抗特性。阐述了现有双向DC/DC变换器的小信号建模方法及其优缺点,详细介绍了扩展描述函数法的工作原理,选取系统控制变量,建立了双向DC/DC变换器的小信号模型,根据输出-控制的传递函数,分析了开环系统的的稳定性。根据系统技术指标,设计了固态变压器中的双向DC/DC变换器的功率电路,主要包括高频变压器的设计、功率开关管的选型、谐振单元的构建、高低压直流电容的计算、驱动控制电路设计等。针对传统控制方法对双向全桥DC/DC变换器有较优的控制效果,但不适于谐振型双向DC/DC变换器的问题,提出了一种CLLC谐振型DC/DC变换器变频控制方法。该方法通过压控振荡器,能够实现电压到频率的转换,维持输出电压的稳定。计算了采样调理电路的传递函数,推导了压控振荡器的传递函数,设计了补偿控制器,分析了系统闭环工作的稳定性。针对基于电流极性的换向控制方法检测较小的电流时会产生较大误差的问题,提出了一种基于电流极性和电容电压滞环的换向控制方法,完成对系统能量双向流动的控制。根据本文应用于固态变压器中双向DC/DC变换器的理论研究,搭建了基于半实物仿真设备dSPACE的双向CLLC谐振型DC/DC变换器实验平台。介绍了该控制系统,列出了相关系统参数和控制参数,进行了系统仿真与实验,结果表明:(1)系统采用CLLC型拓扑结构,工作于谐振频率点时,逆变级实现了ZVS,减少了开关损耗;(2)系统采用软启动控制方法,抑制了启动电流冲击,实现了双向DC/DC变换器平稳启动;(3)系统采用变频控制方法能够实现对直流电压的稳定控制,提高了系统的稳态精度和动态响应速度,同时也具备较好的鲁棒性能。(4)系统采用基于电流极性和电容电压滞环的换向控制方法,实现了能量双向流动,切换速度快,误差小;
其他文献
金黄散治疗慢性前列腺炎96例肖洲南,高包初江西省万载中医院(万载336100)关键词金黄散,直肠导入,前列腺炎笔者自1994-09~1995-12,治疗慢性前列腺炎96例,取效满意,现报道如下。1临床资料96例中,年龄最小18岁,最大59岁,其中
从胶州湾浅海沉积物中分离出一株嗜热自养产甲烷杆菌JZTM,直径0.3~0.5μm,长3~6μm,具有弯曲和直杆微弯两种形态,单生、成对、少数成串。能够利用H2/CO2和甲酸盐生长,不利用
绿色财务是以货币为主要计量单位,根据相关法律法规,计量、记录与环境污染、防治及开发相关的成本费用,并对环境的维护与开发所形成的效益进行计量和报告,
财务管理目标是企业理财活动所希望实现的结果,是评价企业理财活动是否合理的基本标准。其直接反映着理财环境的变化,并根据环境的变化做适当调整。深刻理解现代企业当前的理
【关键词】 数学教学;生活化;探究  【中图分类号】 G623.5  【文献标识码】 A  【文章编号】 1004—0463(2017)  10—0101—01  在以往的小学数学教学中,教师非常重视数学知识的教学,很少关注数学知识和学生的生活实际有哪些联系。学生学会了数学知识,却不会解决与之有关的实际问题,造成了知识学习和知识应用的脱节,学生感受不到数学的趣味和作用,这对他们实践能力和创新能力的
Based on the measurement mechanism of mobility in pressure measurement while drilling, through analyzing a large number of mobility data, it is found that under
目的:推进医疗票据电子化改革,实现医院票据管理模式从传统的纸质管理模式向电子化管理模式转变。方法:通过构建医院电子发票信息系统,逐步取消医院纸质发票。结果:完成了医
认罪认罚从宽制度是我国刑事诉讼领域的一场重大变革,给检察工作带来了重大影响。它强化了检察机关在刑事诉讼中的主导责任,对检察工作提出了更高的要求,也给检察工作带来新
本文在Rowe和Kahn成功老化模型的基础上,结合中国文化背景,提出了生理健康、心理功能、社会参与、生活满意度的四维度成功老化模型。人口学特征、早期经历、社会互动环境、社
中介理论提出了学习过程中教师中介作用的十二种特征,基于互联网的立体化教学模型提供了更加多维的学习方式和教学方式。探讨了该模型下教师中介作用十二种特征的具体实施内