基于时域参数的双向CLLLC直流变换器的研究与设计

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为了解决新能源发电稳定性差的缺点,有人提出将储能系统与新能源发电系统相结合,双向直流变换器因为可以实现能量的双向流动,所以在新能源储能系统中起到了重要作用。本文以新能源储能系统为背景,针对双向CLLLC谐振直流变换器的工作过程以及谐振参数设计等问题进行研究。首先本文在通过详细分析变换器的工作原理以及工作过程的基础上,根据变换器主电路建立了等效电路模型,然后推导出其直流输出增益表达式。根据其增益表达式分析了不同谐振参数对变换器输出直流增益的影响,以及变化器软开关实现条件。为了降低变换器谐振参数设计的复杂度,对变化器等效电路模型进行了近似处理,通过理论推导证明了电路模型近似的可行性以及正确性。为下一步变换器谐振参数的设计提供了理论指导。然后根据变换器实际运用场景结合锂电池充电曲线选取最大功率输出为最苛刻工况,然后结合变换器理论工作波形对变换器进行谐振参数设计,保证谐振参数设计的准确性,最后给出了一套变换器谐振参数的设计流程。然后将传统PI控制算法与模糊控制进行结合对变换器控制方法进行优化,并进行了Simulink仿真,仿真结果表明改进后的控制算法对变换器响应速度以及超调量相对于传统PI算法都有一定的改善。最后为了验证变换器参数设计的正确性,根据设计的谐振参数进行了Simulink仿真,并根据设计的谐振参数设计了主电路以及外围辅助电路,搭建了一台试验样机,来验证主电路以及辅助电路的正确性。仿真以及实验结果均表明变换器无论正向运行或者反向运行均实现了逆变侧的ZVS和整流侧的ZCS,表明了参数设计的正确性。给出了变换器在正向以及反向运行时不同开关频率运行时的输出效率曲线,验证了变换器的高效性。
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