软开关双向DC-DC变换器的研究--《浙江大学》2001年博士论文
软开关双向DC-DC变换器的研究
【摘要】：双向DC-DC变换器(Bidirectional DC-DC Converters)是能够根据需要调节能量双向传输的直流到直流的变换器。随着科技和生产的发展，对双向DC-DC变换器的需求日益增多，主要有直流不停电电源系统、航天电源系统、直流电机驱动系统、混合能源电动汽车等应用场合。
软开关(Soft switching)技术的应用可以降低双向DC-DC变换器的开关损耗，提高变换器的工作效率，为变换器的高频化提供可能性，从而大大缩小变换器的体积重量，提高变换器的功率密度和动态性能。
本文中从双向DC-DC变换基本变换单元入手，导出了多种新型软开关双向DC-DC变换基本变换单元。根据不同的变换器拓扑构成和控制原理，提出了两大类新型软开关双向DC-DC变换器族，分别为“复合有源钳位PWM控制双向DC-DC变换器族”和“零电压开关相移控制双向DC-DC变换器族”。
新型软开关双向DC-DC变换器拓扑结构简单，具有较快的动态响应。变换器中的所有有源开关均能在双向工作模式中实现软开关工作，而且多数变换器有较宽的软开关负载适应范围，减小了变换器的开关损耗；运用同步整流器工作方式，同时尽力削减变换器中的循环能量，降低了变换器的通态损耗。因此新型变换器具有较高的工作效率。另外，本文中提出的一些双向DC-DC变换软开关技术亦可被借鉴到单向DC-DC变换器中。
文中讲述了两类新型软开关双向DC-DC变换器族的产生原理，并各自通过3个新型软开关双向DC-DC变换器的实例详细说明变换器的工作原理，进行了建模分析，最后给出了电路仿真结果和实验结果。
【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2001【分类号】：TP212【目录】：
中文摘要4-10
§0．1 双向DC-DC变换器的原理和应用10-15
0．1．1 双向DC-DC变换器原理简介10-12
0．1．2 双向DC-DC变换器的应用12-15
§0．2 双向DC-DC变换器拓扑概述15-20
§0．3 双向DC-DC变换器软开关技术现状20-26
0．3．1 谐振类双向DC-DC变换器20-23
0．3．2 准方波零电压开关PWM双向DC-DC变换器23
0．3．3 零电压开关相移控制桥式双向DC-DC变换器23
0．3．4 无源缓冲器类双向DC-DC变换器23-24
0．3．5 有源缓冲器类双向DC-DC变换器24-25
0．3．6 有源钳位类双向DC-DC变换器25-26
0．3．7 混合型软开关双向DC-DC变换器26
§0．4 新型软开关双向DC-DC变换器的研究内容及意义26-28
0．4．1 双向DC-DC变换器研究中的一些关键问题26-27
0．4．2 本论文的研究内容和意义27
0．4．3 本论文的主要贡献27-28
第一部分 复合有源钳位PWM控制双向DC-DC变换器28-95
第一章 复合有源钳位PWM控制双向DC-DC变换器的综合29-52
§1．1 复合有源钳位单向DC-DC变换器族29-45
1．1．1 单向DC-DC变换器软开关技术的概况29-30
1．1．2 复合有源钳位BOOST型单向DC-DC变换器30-37
1．1．3 复合有源钳位BOOST型单向DC-DC变换器的PSpice仿真结果37-40
1．1．4 复合有源钳位单向DC-DC变换器基本变换单元40-43
1．1．5 复合有源钳位单向DC-DC变换器族43-45
§1．2 复合有源钳位双向DC-DC变换器基本变换单元45-48
§1．3 复合有源钳位双向DC-DC变换器族48-50
1．3．1 复合有源钳位双向DC-DC变换器族48-50
1．3．2 隔离式有源钳位双向DC-DC变换器50
§1．4 广义复合有源钳位拓扑结构50-51
第二章 复合有源钳位buck/boost双向DC-DC变换器52-62
§2．1 变换器工作原理52-56
2．1．1 正向工作模式53-54
2．1．2 反向工作模式54-56
§2．2 变换器建模分析56-57
2．2．1 稳态分析56-57
2．2．2 软开关工作分析57
§2．3 变换器PSpice仿真结果57-58
§2．4 变换器实验结果58-61
第三章 有源钳位反激式双向DC-DC变换器62-78
§3．1 变换器工作原理62-66
3．1．1 硬开关反激式双向DC-DC变换器中存在的问题62-63
3．1．2 有源钳位反激式双向DC-DC变换器的工作原理63-66
§3．2 变换器建模分析66-72
3．2．1 低频行为模型68-69
3．2．2 直流分析69-70
3．2．3 小信号动态分析70-71
3．2．4 软开关工作分析71-72
§3．3 变换器PSpice仿真结果72-75
3．3．1 变换器电路仿真72-74
3．3．2 变换器低频小信号模型仿真74-75
§3．4 变换器实验结果75-77
第四章 副边有源钳位全桥式零电压开关双向DC-DC变换器78-95
§4．1 变换器工作原理78-88
4．1．1 充电工作模式79-83
4．1．2 放电工作模式83-88
§4．2 变换器电路分析与设计88-90
4．2．1 驱动控制设计88
4．2．2 主要电路参数设计88-89
4．2．3 软开关工作条件与设计89-90
§4．3 变换器PSpice仿真结果90-91
§4．4 变换器实验结果91-93
第二部分 零电压开关相移控制双向DC-DC变换器95-138
第五章 零电压开关相移控制双向DC-DC变换器的综合96-103
§5．1 零电压开关相移控制双向DC-DC变换器基本变换单元96-100
5．1．1 相移控制双向DC-DC变换的基本原理96-97
5．1．2 零电压开关相移控制双向DC-DC变换器的基本变换单元97-100
§5．2 零电压开关相移控制双向DC-DC变换器族100-102
5．2．1 单输入单输出相移控制双向DC-DC变换器族100-101
5．2．2 多输入多输出相移控制双向DC-DC变换器族101-102
小结102-103
第六章 零电压开关对称半桥双向DC-DC变换器103-114
§6．1 变换器工作原理103-106
§6．2 变换器建模分析106-110
6．2．1 低频行为模型106-109
6．2．2 软开关工作分析109-110
§6．3 变换器PSpice仿真结果110-112
§6．4 变换器实验结果112-113
小结113-114
第七章 有源钳位正激式相移控制双向DC-DC变换器114-126
§7．1 变换器工作原理114-118
§7．2 变换器建模分析118-121
7．2．1 低频行为模型118-119
7．2．2 软开关工作分析119-121
§7．3 变换器PSpice仿真结果121-123
§7．4 变换器实验结果123-125
小结125-126
第八章 一种非对称结构相移控制双向DC-DC变换器126-138
§8．1 变换器工作原理126-131
8．1．1 正向工作模式127-129
8．1．2 反向工作模式129-131
§8．2 变换器建模分析131-134
8．2．1 低频行为模型131-132
8．2．2 软开关工作分析132-134
§8．3 变换器PSpice仿真结果134-135
§8．4 变换器实验结果135-137
小结137-138
结论138-140
附录A140-141
附录B141-143
附录C143-145
附录D145-147
附录E147-148
附录F148-150
附录G150-151
参考文献151-158
攻读博士学位期间发表和被录用的论文158-159
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京公网安备74号如何设计双向 DC-DC 变换器？
题目是2015 年全国大学生电子设计竞赛试题A题&br&&img src=&///d196ed7e12afc1710ffac64_b.png& data-rawwidth=&935& data-rawheight=&600& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&935& data-original=&///d196ed7e12afc1710ffac64_r.png&&&img src=&///92ac74cf_b.png& data-rawwidth=&939& data-rawheight=&401& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&939& data-original=&///92ac74cf_r.png&&&img src=&///3ffec9cd5afd86d45024bfeefa1f3fe4_b.png& data-rawwidth=&921& data-rawheight=&324& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&921& data-original=&///3ffec9cd5afd86d45024bfeefa1f3fe4_r.png&&我们的方案是buck-boost电路双向DCDC变换器，如下图：&br&&img src=&///a876f955c1f01f8d0d2c9d0192085bac_b.png& data-rawwidth=&293& data-rawheight=&169& class=&content_image& width=&293&&但是buck和boost两种模式对电感的计算结果不一样的，而这个电路共用一个电感，请问这个方案可行性怎样？如果可行，请问电感怎么算？
题目是2015 年全国大学生电子设计竞赛试题A题…
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谢邀。没有原理性问题，可以实现。从电路来看应该有V1&V2，如果工作在临界连续模式(critical conduction mode)的话，不论是工作在Buck还是Boost模式，先不考虑损耗，流经电感的最大电流都是Ipk = 2 P / V2。电感工作的最大磁通匝链数(magnetic flux linkage)为Psi = L Ipk。相应的匝数和磁心有效截面积的乘积n Ac应设计在磁性材料容许的最大磁通密度(magnetic flux density) Bmax，并考虑降额，设降额系数为eta，有n Ac & Psi / (Bmax * eta)。若考虑同步工作(synchronized Buck/Boost)，此关系不变。若设计在连续电流模式(continuous conduction mode)，峰值电流会小一些，但power semiconductor devices上的损耗会变大，而且较难控制。
首先，正向Buck和反向Boost不一定要工作在相同的频率。调整开关频率可以让电感满足要求 其次，如果同步整流，两种变换器都应该工作在CCM模式，我们当时取工作频率100K,电感电流纹波率为0.4设计出电感值为180uH,可以确保两种变换器都CCM,具体计算过程忘记了。
该方案可用，我们已经实现了，电感值BOOST和BUCK分别算完后在，折中考虑，一般让感值大一点，不要让电感饱和短路！基于V2G技术的双向DC-DC变换器的研究--《浙江大学》2013年硕士论文
基于V2G技术的双向DC-DC变换器的研究
【摘要】：近年来,人们越来越关注新能源与智能电网等新兴方向,V2G是电动车与电网之间互动的技术,是未来智能电网不可或缺的一部分,V2G技术涉及到电网、电力调度、电力电子、化学电池等众多领域的新兴技术。电力电子技术在V2G领域有着非常重要的作用,电网与电动车之间的双向功率流对电力电子装置提出了更高的要求。
论文绪论部分简要介绍了V2G技术的基本概念,V2G技术应用的优势领域,同时分析了V2G技术目前国内外发展的现状和趋势。简单分析了电力电子装置的拓扑结构在V2G技术上的应用以及各类拓扑结构的优缺点,并且给出了一种两级式拓扑结构的组合,最后阐述了本课题的研究意义和工作。
论文第二章内容集中在这种拓扑结构中的双向DCDC变换器。首先分析了电路的基本工作原理与运行模式,然后对电路的基本参数进行了计算与选定,对电路的PWM驱动设计进行了比较,分析了电路的采样电路,通过Saber软件进行部分仿真,同时简单介绍了辅助电源的分配方案。最后运用MATLAB与PLECS仿真软件给出了两级式拓扑结构的系统级仿真验证,详细地讨论了双向DCDC电路的稳定性设计与切载仿真波形。
论文第三章内容集中研究双向DCDC系统的小信号模型及其模拟控制器设计。首先给出基本的Buck与Boost电路的小信号模型图,之后算出正向移向全桥与反向全桥Boost电路的小信号模型。在此基础上,设计控制环路的补偿器,同时对系统的动态性能与稳态性能进行了仿真验证。
论文第四章内容集中在对数字控制的研究。首先介绍了DSP控制常用的种类,并对其进行比较与分析,然后确立选用DSP28335型号的控制器,介绍了其产生PWM的控制策略。最后对第三章的模拟控制器进行离散化,得到实际程序中的控制变量。
论文第五章主要讨论了双向DCDC变换器的效率问题,计算了正向充电模式与反向放电模式的功率损耗,分析了主要功耗的各个组成部分。最后给出了实验的样机实物图与部分实验波形。
【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TM46【目录】：
致谢4-6摘要6-7Abstract7-10第一章 绪论10-20 第一节 V2G技术的基本概念10-13 第二节 双向电路拓扑结构在V2G技术上的应用13-19 第三节 本课题的主要工作及意义19-20第二章 双向DC-DC主电路设计及V2G接口的仿真分析20-40 第一节 电路的基本拓扑结构和工作原理20-24 第二节 双向DC-DC主电路的参数设计与器件选取24-32 第三节 基于Matlab与PLECS的V2G技术接口的仿真实现32-38 第四节 本章小结38-40第三章 双向DC-DC变换器建模与基于DSP28335的数字控制技术40-50 第一节 移相全桥ZVS变换器的小信号建模40-42 第二节 移相全桥ZVS变换器的控制环设计42-46 第三节 全桥Boost变换器的小信号建模与模拟控制器设计46-49 第四节 本章小结49-50第四章 基于DSP28335的数字控制系统设计50-59 第一节 DSP数字控制器的比较与选型50-51 第二节 移向全桥与全桥Boost的PWM波形产生策略51-54 第三节 模拟控制器的离散化54-55 第四节 V2G技术的控制策略概述55-57 第五节 本章小结57-59第五章 双向DC-DC变换器的效率分析与实验分析59-65 第一节 双向DC-DC变换器的效率分析与优化讨论59-62 第二节 双向DC-DC变换器的实验波形与分析62-64 第三节 本章小结64-65第六章 全文总结和展望65-67参考文献67-71攻读硕士期间获得的成果71
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数字控制双向半桥DC-DC变换器的设计毕业设计论文.doc82页
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1.1 研究内容 2
1.2 双向DC-DC变换器的原理 2
1.3 双向DC-DC变换器的应用 3
1.3.1 不停电电源系统 3
1.3.2 新能源发电系统 4
1.3.3 电动汽车、各种重型车辆的车载电源系统 5
1.3.4 蓄电池能量储备系统 7
1.4 双向DC-DC变换器软开关技术现状 7
1.5 本论文的目的和主要工作 11
2 双向半桥DC-DC变换器的工作原理 14
2.1 引言 14
2.2 双向DC-DC变换器的工作原理 14
3参数设计 24
3.1 变压器漏感的设计 24
3.2 输入电感的设计 26
3.3 开关管应力 26
3.4 隔直电容的选取 26
3.5 半桥臂开关管并联电容的选取 27
4 双向半桥DC-DC变换器的仿真分析 28
4.1 引言 28
4.2 MATLAB简介 28
4.3 闭环控制 28
4.4 仿真分析 30
5 双向半桥实现研究 35
5.1 DSP芯片介绍 35
5.1.1 DSP芯片的发展 35
5.1.2 TMS320LF2407A 芯片的介绍 36
5.2控制电路原理 37
5.3电源电路 39
5.4采样电路 40
5.5通讯电路 42
5.6保护电路 42
5.7 DC/DC变换器的驱动电路 43
6 控制系统软件设计 45
6.1 主程序设计 45
6.2 中断服务程序设计 46
6.3 基于DSP的直接移相脉冲生成方法 47
7 技术经济性分析 49
参考文献 52
毕业论文（设计）原创性声明
本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
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