非隔离四开关Buck-Boost双向直流变换器的研制

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:apenggejiayou
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飞机主电源发生故障时,应急电源可以维持机载设备的正常运行,保障关键设备的安全运行。双向DC/DC变换器具有应用在蓄电池和直流母线组成的应急电源系统中的潜力。论文以28V/28V双向DC/DC变换器为研究对象,对其拓扑和控制方法进行研究。针对输入电压范围和输出电压范围存在交叠的非隔离应用场合,论文采用四开关BuckBoost双向变换器拓扑方案。论文首先分析了四开关Buck-Boost双向变换器基于电感电流四边形调制的软开关工作原理,以导通损耗为优化目标,推导了电感电流有效值与电感电流四个时间段的关系,给出了电感电流有效值最小的开关时刻优化方法。论文基于查表法构建了单电压闭环控制策略以及电压-电流双闭环控制策略,其无需输出电流采样,降低了控制的复杂度。针对硬件检测电路中存在的干扰和延时问题,论文提出一种基于在线计算算法的负电流控制策略,省去了硬件负电流检测电路,并给出软件延时补偿方法及闭环控制系统的构建方法。论文建立了四开关Buck-Boost双向变换器的小信号模型,对双闭环系统的控制参数进行了设计,并给出了双向切换的控制策略和数字实现方法。研制了一台开关频率400k Hz、单路额定功率700W的原理样机。实验结果表明,采用软件负电流控制策略的四开关Buck-Boost双向变换器可以在全负载范围内实现软开关,且对负电流具有良好的控制作用,其最高效率为98.1%,最后对双向切换功能进行实验验证。在此基础上进行了两路交错并联的实验,实现1400W的功率输出。
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