论文摘要
双向DC/DC变换器（Bi-directional DC/DC Converter, BDC）是可双象限运行的直流-直流变换器。该变换器能够根据实际需要调节能量的流动方向,在功能上相当于两个单向直流-直流变换器。随着科技和生产的发展,对双向DC/DC变换器的需求逐渐增多,主要有直流不停电电源系统、航天电源系统、电动汽车等应用场合。在需要能量双向流动的场合,双向DC/DC变换器的应用可大幅度减轻系统的体积重量和成本,有重要的研究价值。本文主要研究适用于中大功率场合的数字控制隔离型双向全桥DC/DC变换器。本文首先在介绍双向DC/DC变换器的概念、构成方法的基础上引出双向全桥DC/DC变换器,该变换器变压器高压侧为电压型全桥结构,接直流母线;低压侧为电流型全桥结构,接蓄电池。接着介绍双向全桥DC/DC变换器的工作原理,该变换器有两种工作模式:充电模式时,高压侧开关管有驱动信号,低压侧开关管驱动信号封锁,工作原理与单向全桥DC/DC变换器类似;放电模式时低压侧开关管有驱动信号,高压侧开关管驱动信号封锁,工作原理与Boost型全桥DC/DC变换器类似。同时分析了变换器工作过程中存在的占空比损失、开关管电压尖锋、启动控制等问题及相应的解决方案。然后用状态空间平均法建立变换器的小信号模型,研究双向全桥DC/DC变换器的控制模型,分析变换器的闭环系统稳定性,并给出单闭环PID控制器的设计方法。最后给出一台200W双向全桥DC/DC变换器系统设计、软件流程、数字PID控制器的实现方法、及实验结果与分析。
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