隔离式光伏发电用推挽正激DC/DC变换器的研究

【摘要】：太阳能—作为世界能源发展战略的重要环节，是一种取之不尽的绿色能源，因而光伏发电技术得到了迅速发展。随着电力电子技术和光伏电池的不断结合与进步，光伏发电系统对于关键平衡设备—DC/DC变换器的性能要求越来越高。 由于推挽正激电路在低压大电流、宽范围电压输入的场合具有较大的优势。因此本文以推挽正激变换器作为系统的主拓扑结构。详细分析了推挽正激电路的工作原理以及箝位电容和漏感对电路的影响。变换器设计时会面临的一个难题：如果系统实现高输出电压、高功率的输出，就会出现开关管承受的电流比较高，整流二极管承受的电压应力大以及反向恢复时间长的问题，同时系统的器件选择会受到限制。针对这些问题，本课题提出了使用两个推挽正激DC/DC变换器模块输入并联输出串联的方案——IPOS(InputParallelOutputSeries)组合式变换器，满足DC/DC变换器具有高功率、高电压输出的效果。 分析了IPOS组合变换器的参数对于输出电压平衡的影响。为了使系统能够正常工作，应保证模块之间的输出电压均衡，分析了输入均流与输出均压的关系，得出输出均压可以保证输入均流，反之亦然。提出了一种模块化均压控制策略，建立了IPOS组合式变换器模块化均压控制模型，并通过仿真验证了理论分析结果。 最后，基于DSPTMS320F2812数字化控制，搭建了由两个单模块推挽正激电路组成的IPOS组合式DC/DC变换器的实验平台。通过实验和仿真验证了单模块工作过程的正确性，以及两模块IPOS组合式变换器均压控制策略的可行性，同时满足设计要求。 【关键词】：光伏发电 推挽正激变换器 IPOS组合式变换器 均压控制 数字控制
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 光伏发电系统中 DC/DC变换器11-12
• 1.3 DC/DC变换器的主电路拓扑选择12-17
• 1.3.1 DC/DC变换器的设计12-13
• 1.3.2 DC/DC变换器—推挽正激电路13-15
• 1.3.3 组合变换器15-16
• 1.3.4 IPOS组合变换器控制策略总结16-17
• 1.4 本文研究的意义和内容17-19
• 第2章 推挽正激变换器分析19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 推挽正激电路的工作模态及参数分析19-26
• 2.2.1 工作模态分析20-24
• 2.2.2 箝位电容参数分析24-25
• 2.2.3 漏感参数分析25-26
• 2.3 损耗分析26-29
• 2.3.1 功率开关管的损耗26-27
• 2.3.2 整流电路的损耗27
• 2.3.3 功率变压器和电感损耗27-29
• 2.3.4 线路损耗29
• 2.4 仿真分析29-33
• 2.4.1 仿真波形图30-32
• 2.4.2 软开关仿真波形图32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 IPOS组合式推挽正激变换器控制策略34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 IPOS组合变换器中均流与均压的关系34-35
• 3.2.1 输入均流与输出均压关系34-35
• 3.2.2 系统稳定性分析35
• 3.3 组合变换器模块化控制策略35-42
• 3.3.1 参数对IPOS组合式变换器的影响35-37
• 3.3.2 输出均压控制策略37-38
• 3.3.3 IPOS组合式变换器的模块化结构38-41
• 3.3.4 小信号建模41-42
• 3.4 仿真分析42-46
• 3.4.1 影响均压因素仿真分析42-45
• 3.4.2 IPOS组合式变换器的均压控制仿真45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第4章 推挽正激变换器系统设计48-59
• 4.1 引言48
• 4.2 系统硬件设计48-56
• 4.2.1 功率开关管选取48-49
• 4.2.2 整流二极管选取49
• 4.2.3 变压器设计49-53
• 4.2.4 输出滤波电路设计53-54
• 4.2.5 驱动电路设计54
• 4.2.6 采样调理电路设计54-56
• 4.3 系统软件设计56-58
• 4.3.1 控制芯片 T MS 320F 2812 简介56-57
• 4.3.2 系统软件流程图57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 推挽正激变换器系统实验与分析59-65
• 5.1 引言59
• 5.2 单台推挽正激 DC/DC变换器实验59-62
• 5.2.1 单模块推挽正激 DC/DC变换器开环实验59-61
• 5.2.2 单模块推挽正激 DC/DC变换器闭环实验61-62
• 5.3 IPOS组合式 DC/DC变换器实验62-63
• 5.4 本章小结63-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

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