浙江大学硕士学位论文 Abs仃actAbstractnle nonis01ated half二嘶dge DCDC convener meets t11e requiremem for elec仃icVellicle aIld has t11e adVaIltages of low coSt，11i曲e伍ciency锄d easy to con_缸01Whenit needs high current c印aci吼le缸erleaVed parallel topolog)，is a suitable choiceItreduces tlle c眦rent iIl each pb嬲e aild廿1e total cunent ripple at me same timeIIl nlis吐1esis，tlle缸e订eaVed Mf二Mdge bidhctioI谢DCDC convener is mroducedARermodeliIlg也e power stage using a general model，a digi诅l controller wim u11ifiedcontrol s仃ateg)r is proposedThe con缸ol s仃呛gy is Verified to lm，e吐lc advantage ofsmootll bidirectioIlal cunent nowTo be位er desi911廿1e i11ductor，a deign menlod combing也e opth啪of inductorVolume iIldex and max沛um cullrem is proposedBy reducing the iIldllctors volumeiIldex，a smaller i11ductor can be real娩ed，wmch leads to smaller svstem volume and11i曲er power deIls咄Reduc啦廿le maxim啪cu玎e北恤convener is easy to des谫and loss lessBecause也e two port of a bidirectioIlal DCDC convener caIl be ei恤r source 0rload，a geneml“rdorder modelis proposedIt帅ijcies t11e resistive 10ad锄d baJ舱巧load in one modelWhen nle 10ad is resistive廿le n】蜘order model becomes asecondorder one，just l呔e仃aditioml bllck and boost converterWhen tlle load is anauctive one，le model caIl be simplified into a first-order oneThe觚o s、析tches iIl each phaSe are comrolled证compleme咖modeBaSed onit，a uIlified comroller that could con仃ol tlle t、)ro directioIlal cu订ent is desi鲫ledItcould con仃ol nle average cu玎ent f0110willg1e positive and negative cu碳-nt c0姗andThe systems Bode plot shows the system has sumciem gaill and phause m鹕inFmlly，廿le isolate signal acquisition and cond“iolling circuitS are illuS位旺ed1飞ekey po缸iIl PCB desigIl is also i咖dllcedThe proposed power stage circ血aIldcon仃ol menlod are Verified on a proto帅eThe resmt sho、s the proposed snmcture hasreauch也e taI苫et c硼陀nt c印ac毋of 1 50A觚d can realize bidirectional c硼陀nt flow浙江大学硕士学位论文 Abstn|ctKey Words： Bid沁ctional DCDC ConVenerU1仃ac印acitor，In_te订eavedParallelU11ified Con仃oller浙江大学硕士学位论文 目录目录摘要iAbsnactii第l章绪论111双向DCDC变换器的应用领域112双向DCDC变换器的研究现状2121双向DCDC变换器的介绍2122非隔离型双向DcDC变换器3123隔离型双向DCDC变换器413超级电容简介5131超级电容的特性。5132超级电容的原理714主要研究内容8第2章功率电路的设计与优化921变换器的拓扑选择。922双向半桥DCDC变换器的工作原理。923开关频率的选择。1 O24电感的设计与优化10241电感值的选择一1 0242磁芯的选择1 3243漆包线选型和匝数计算1425三相交错并联的设计15251交错并联的优势15252影响相间电流均衡的因素1626本章小结21第3章功率电路的建模。2231多相功率电路的等效2232超级电容的模型2333模型假设2434功率级建模24341状态空间平均模型24342模型讨论2735本章小结29第4章统一控制器的设计和实现3041数字控制器的优势3042统一控制器的介绍30421系统结构30浙江大学硕士学位论文 目录422统一控制器的概念3143统一控制器的设计32431系统延时32432环路传递函数32433模拟控制器设计3244控制器的数字实现34441数字控制器介绍34442数字控制器的实现34443程序流程3545本章小结37第5章样机的电路实现与测试。3851 MOSFET驱动电路设计3852电压、电流采样电路设计39521电压隔离采样电路39522电流隔离采样电路4053保护电路设计4154 PCB设计的注意事项4255实验结果和分析44551 Boost模式测试45552 Buck模式测试4756本章小结49第6章总结与展望5 1参考文献53攻读学位期间的论文和完成的工作56jl虻谢57U浙江大学硕士学位论文 第1章绪论第1章绪论11双向DcDC变换器的应用领域随着新能源系统的发展，双向DcDC变换器正逐步被使用在各种能量系统中，包括混合动力车、燃料电池系统、可再生能源系统等。双向DCDC电路搭配不同的能量储存单元，不但能够提高能量储存系统的灵活性和效率，同时也改善了系统的动态性能。在电动车的应用中，双向DcDc变换器搭配高能量密度的能量储存单元(如超级电容、飞轮等)，可以吸收电机制动的能量。同时，当电动车启动、加速、爬坡时，需要较大的电流，双向DCDC变换器又可以从能量储存单元中取出能量，将其变换至额定的母线电压，供电动车使用【1。51。一个典型的具有超级电容的电动车能量系统结构如图11电池图11具有超级电容的电动车能量系统在可再生能源系统中，多输入的双向DCDC变换器可以用来连接不同类型的能源。图12表示了一个家用的燃料电池系统6。引其中，多输入的双向DCDC变换器是这个系统的核心。它连接了不同的能量源和能量存储单元，并控制整个系统的能量流向浙江大学硕士学位论文 第1章绪论图12家用燃料电池系统近年来，利用太阳能、风能发电成为清洁能源领域的研究热点。双向DCDC变换器通常被用来将过剩的太阳能储存在能量储存单元中。当母线电压降低时，再将该部分能量释放出来【91。图13表示了一个光伏系统的结构双向DCDC变换器的工作状态由太阳能板的发电状态决定，因此它不但可以维持一个相对恒定的负载母线电压