L-L型电流馈电双向DC-DC变换器的研究

• 作 者: 李磊
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2020年02期
• 关键词: 电流馈电 储能系统 软开关 自然钳位

储能系统目前广泛应用于分布式微电网和新能源汽车中。分布式微电网需要储能系统解决其发电量的随机性与不确定性问题。新能源汽车需要蓄电池提供动力并在必要时成为分布式发电网的一部分,为电网供电。本文主要目的是在现有调制方式和拓扑基础上,研究设计一款适用于储能系统的,具有宽输入范围、低电压大电流和高电压增益特点的变换器。本文选择的L-L型电流馈电双向DC-DC变换器低压侧有两个输入电感。相较于全桥式拓扑,其电压增益更高,漏感电流峰值更小。传统的单移相调制在轻载时会产生很大的环路电流,增加变换器损耗。零电流单移相不仅有环路电流问题,漏感电流还会发生谐振。双移相调制时漏感电流有效值较大。针对以上问题,本论文在现有的调制方式基础上,提出了一种复合调制方式。该复合调制方式有两种模式,即模式Ⅰ和模式Ⅱ。在负载较重时,变换器工作在模式Ⅱ,靠控制高压侧开关管占空比来控制漏感电流峰值。在电流下降为零时,保持高压侧开关管导通,防止漏感电流发生谐振。当负载较轻时,变换器工作在模式Ⅰ,此时通过控制变换器移相角来控制漏感电流峰值。因此环路电流和漏感电流谐振的问题就得到了解决。本文对采用复合调制方式的L-L型电流馈电双向DC-DC变换器的模态进行了分析,对不同调制方式下,变换器的升压能力、软开关范围等特性进行了比较。在Simulink中搭建模型,仿真验证了所提调制方式的正确性。在此基础上,设计变换器参数,搭建了实验样机。实验结果表明,该变换器可以在宽输入范围和宽负载范围内实现软开关。复合调制方式可以有效减小变换器环路电流,同时解决了漏感电流谐振的问题。