CLLLC諧振型雙向DC-DC變換器若干關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、大功率隔離型雙向DC/DC變換器可實(shí)現(xiàn)直流電能的變換，具有高效率、高功率密度等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車、能量存儲(chǔ)系統(tǒng)、電能質(zhì)量調(diào)節(jié)、可再生能源發(fā)電等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而LLC諧振變換器由于其優(yōu)良的自然軟開關(guān)特性，作為大功率隔離型 DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)明顯。但是，傳統(tǒng)的LLC諧振變換器只能工作在單向運(yùn)行狀態(tài)。為此，本文在LLC諧振變換器中增加了一個(gè)LC諧振電路，形成CLLLC諧振網(wǎng)絡(luò)，并將此結(jié)構(gòu)稱為CLLLC諧振型雙向DC/DC變換

2、器，簡(jiǎn)稱為 CLLLC諧振變換器。此變換器可實(shí)現(xiàn)雙向傳輸功率，其對(duì)稱的電路結(jié)構(gòu)不僅能保證雙向運(yùn)行的一致性，且正反向運(yùn)行時(shí)均能保持與LLC諧振變換器相同的軟開關(guān)特性。本文將 CLLLC諧振變換器作為大功率隔離型雙向DC/DC變換器的拓?fù)?，針?duì)其在直流微網(wǎng)中的應(yīng)用，圍繞軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)、輕載運(yùn)行、啟動(dòng)運(yùn)行以及換向運(yùn)行等幾個(gè)方面進(jìn)行深入的研究。
　　首先，采用基波分析法對(duì) CLLLC諧振變換器的諧振頻率特性和增益特性進(jìn)行研究，分析諧振網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

3、變化對(duì)增益特性的影響，探討增益?頻率曲線對(duì)其參數(shù)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用。而后采用時(shí)域分析法對(duì) CLLLC諧振變換器不同運(yùn)行模態(tài)下的狀態(tài)方程進(jìn)行推導(dǎo)，并對(duì)功率器件寄生電容引起諧振電流波形振蕩與輕載時(shí)輸出電壓升高的問(wèn)題進(jìn)行分析。針對(duì)二次側(cè)功率器件寄生電容所導(dǎo)致的變換器無(wú)法實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)問(wèn)題，提出一種改進(jìn)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，可有效消除寄生電容帶來(lái)的不利影響并保持變換器雙向運(yùn)行的軟開關(guān)特性。
　　針對(duì)CLLLC諧振變換器輕載運(yùn)行時(shí)存在的效率低下和輸出電壓

4、升高問(wèn)題，提出一種基于 Bang-Bang電荷控制的間歇模式控制策略。所提的間歇模式控制方法將Bang-Bang電荷控制與間歇工作模式相結(jié)合，在降低等效開關(guān)頻率的同時(shí)還能保證變換器運(yùn)行在效率最優(yōu)狀態(tài)，從而進(jìn)一步提高變換器輕載運(yùn)行效率。所提的間歇模式控制還能夠充分利用Bang-Bang電荷控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速以及輸入電量可控的特點(diǎn)，不僅對(duì)輸出電壓進(jìn)行限制，還可加快間歇模式與正常模式之間的切換進(jìn)程并改善切換效果。
　　針對(duì) CLLLC諧振

5、變換器啟動(dòng)過(guò)程中因?qū)敵鰹V波電容進(jìn)行充電，產(chǎn)生的沖擊電流問(wèn)題，提出一種基于移相控制的軟啟動(dòng)方案。采用移相控制后，變換器增益具有隨占空比單調(diào)遞增的特性，通過(guò)調(diào)節(jié)移相控制中的占空比可平穩(wěn)快速地將輸出電壓提升至額定值，從而有效避免啟動(dòng)沖擊。
　　針對(duì) CLLLC諧振變換器在直流微網(wǎng)中的應(yīng)用展開研究。在分析所搭建直流微網(wǎng)中能量流動(dòng)的情況后，提出一種基于模式判斷的換向控制策略。該策略可準(zhǔn)確判斷變換器的運(yùn)行方向，并可在不同運(yùn)行方向、不同工作模