基于硬件解耦的隔离型三端口DC-DC变换器的研究

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随着可再生能源的开发和利用,混合能源发电系统受到越来越多的关注。多端口DC-DC变换器能够将不同形式的输入源进行结合利用,相比于传统的单输入变换器而言,其具有功率密度高,结构紧凑,控制简单等优点,因此十分适用于混合能源发电领域。多端口变换器含多个控制变量,且各控制变量间存在耦合关系。这导致动态响应效果变差且增加了调节器设计难度。本文对变换器控制量间的耦合关系进行了详细分析并提出了一种新的硬件解耦方法。本文主要研究内容如下:借助于隔离型三端口变换器的等效电路模型和数学模型,对变换器端口电流间存在的耦合作用进行分析。针对三端口变换器常用的软件解耦方法存在的不足,提出通过在某个端口变压器漏感上串联高频电容实现另外两个端口电流解耦的方法,并将可以采用该方法的电压型和含电流源型三端口变换器进行了归纳总结。将电压型三端口变换器的变压器绕组电压方波进行傅立叶分解,结合变换器的基波等效模型和三次谐波等效模型,对变换器的软开关条件进行推导,得到变换器的软开关范围和变压器漏感之间的关系,据此提出通过设定合适的漏感值来实现变换器的软开关的方法。对电压型三端口变换器的小信号平均模型进行了推导并设计了闭环控制策略,运用仿真软件对所提出的方案和闭环策略进行了验证。在实验室搭建一台200W的实验样机。实验结果验证了理论分析的正确性。
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