论文部分内容阅读
双向DC/DC变换器兼具双向电力变换和能量管理功能,近年来,在新能源发电与储能系统、电动汽车和不间断电源系统等领域中,作为关键接口装置的双向DC/DC变换器,得到了愈来愈广泛的关注和应用。LLC谐振变换器可以在全负载范围内实现开关管的零电压开通,并且可以做到开关频率高频化和磁集成技术,因此具有高效率和高功率密度的特点。半桥三电平结构中开关管的电压应力很小,仅为直流母线电压的一半,非常适合应用在电压等级比较高的场合。因此,本文以双向半桥三电平LLC谐振变换器为研究对象,对其采用的各种控制策略进行了详细地研究。首先,对变换器采用单边控制时的基本工作原理和等效电路图进行了详细地分析。采用基波分析法对电路进行建模分析,推导出变换器的交流电压增益公式,并计算出变换器在不同工作模式下的软开关条件。变换器采用同步控制策略,在开关频率小于谐振频率时,副边电压和电流存在相位差,基于此重新推导了等效负载的表达式,并得出了此时变换器更精确的增益公式。其次,在同步控制策略的基础上,采用了一种改进的同步控制策略。该控制策略可以保持较宽的电压增益范围,同时只需要控制开关频率,就可以实现变换器正向工作和反向工作的自由切换。详细分析了变换器在Gac≥1时三种不同模式的基本工作原理和等效电路。采用基波分析法,得到变换器在不同模式下的等效负载和交流电压增益公式,分析了各模式下开关管实现软开关的条件。再次,分析了改进的同步控制策略存在的软开关问题,为解决问题扩大变换器的软开关范围,提高效率,提出了混合控制策略。混合控制策略具有通用性,不需要特定的参数设计。根据实现方法的不同,混合控制策略可以分为变频混合控制和移相混合控制。详细分析了两种混合控制策略的实现方法,包括模式切换条件以及具体的控制流程。最后,根据变换器相关的电气参数指标,进行了参数设计并搭建了12KW的实验平台。实验结果验证了理论分析的正确性以及各种控制策略的可行性。