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三端口变换器在越来越多的领域中都发挥着重要的作用,如光伏系统、航天系统、汽车电子领域等,它通常用于连接电压(流)源、蓄电池(储能单元)与负载,并统一对功率进行管理。然而大多数三端口拓扑往往存在电路结构复杂、没有电池充电回路、效率低等缺点。另外,传统的模拟电源通常使用过多的模拟器件,使系统的分散性大,稳定性差,同时控制模式单一,设计也缺乏灵活性,不便于修改与调试。本文研究了一种新型的三端口变换器,提出了多模式、多频率的控制策略与调制模式,通过数字控制的方式实现灵活的环路控制,解决了开关管控制逻辑复杂、环路的竞争嵌套的问题,从而实现能量在任意端口的任意流动与宽范围的输入/输出电压比。在此基础上,通过优化占空比分布与控制环路,使模式切换更为平滑、稳定。针对一般三端口变换器的缺点,本文对一种新型的三端口拓扑进行了研究,该拓扑不仅具有结构简单、效率高的优点,而且能够实现多个端口之间能量的任意流动,同时易于进行功率拓展。通过分阶段讨论变换器的工作状态,对变换器的工作原理进行研究,利用状态空间法建立小信号模型,再将实际电路的参数带入模型进行数值解分析,得到各个端口的输出电压到占空比的传递函数,来进行稳定性分析与补偿器的设计。为了使控制更为灵活,应用了数字控制的手段,并给出了13种运行模式所对应的控制方式。通过对占空比分布进行仿真与分析,优化了调制参数与控制环路,使模式切换更为平滑、稳定。同时对软开关的实现与模块化架构进行了讨论。针对数字控制的关键问题进行了分析,包括极限环振荡、A/D采样误差与内在时间延迟等问题,并通过实验对比了三种控制器离散方法的控制效果,选出了最优的控制方式来对系统软件进行设计。同时设计了数字软启动程序,在电路中未增加任何新元件的基础上抑制了浪涌电流。搭建实物系统来进行调试与实验,验证变换器能实现宽范围的输入/输出电压比,能实现端口间任意方向的能量流动,通过模式切换实验,验证给出的控制策略的灵活性,并对比优化前后的模式切换过程,验证环路接管的有效性,最后进行输出切载实验,验证系统的稳定性。