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双管Buck-Boost变换器的输入电压前馈控制方法

作　者: 曹伟杰
导　师: 阮新波
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 双管Buck-Boost变换器控制策略双载波调制模式切换输入电压前馈
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

为了解决能源危机和环境污染,风能和太阳能等可再生能源发电近年来发展迅速。由于受气候的影响,风电和光伏发电的输出电压范围很宽,其并网逆变器一般采用两级式结构,前级DC-DC变换器将这个很宽的电压调节到一个恒定的值,再由后级DC-AC变换器并联到电网中,本文研究前级DC-DC变换器。双管Buck-Boost变换器可以工作在Buck模式和Boost模式,可以在很宽的输入电压范围内实现高的变换效率,因此本文选择该变换器作为前级DC-DC变换器。本文采用一种单调节器双载波两模式控制策略,实现了全电压和全负载范围内变换器工作模式准确平滑的切换。为了解决输入电压突变引起的输出电压上冲或跌落问题,本文提出一种输入电压前馈控制策略,分别推导了在Buck模式和Boost模式下的输入电压前馈函数。由于这两种模式的前馈系数不相同,需要判断变换器的工作模式以选择相应的输入电压前馈信号。本文提出通过采用两个调制信号且保证它们在模式分界点相等,在保证变换器两个模式正常工作以及模式之间平滑切换的前提下,等效实现不同工作模式下自动选择相应的输入电压前馈信号来调节输出电压,而不需要判断变换器的工作模式。基于上述理论分析,为了验证设计和控制的有效性,本文研制了一台输入电压250V~500V,输出电压360V,额定功率3kW的原理样机,并进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明本文所提出的输入电压前馈控制策略是有效的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
图表清单  8-10
注释表  10-12
第一章绪论  12-20
  1.1 传统化石能源的问题  12
  1.2 新能源的利用  12-14
  1.3 双管Buck-Boost 变换器  14-16
    1.3.1 Buck 变换器与Boost 变换器效率特点  14-15
    1.3.2 双管Buck-Boost 变换器的特点  15-16
  1.4 双管Buck-Boost 变换器的控制方法  16-18
    1.4.1 单模式控制方法  16
    1.4.2 两模式控制方法  16-18
  1.5 抑制输入电压突变对输出电压影响的方法  18
  1.6 本文研究内容和意义  18-20
    1.6.1 本文研究内容  18-19
    1.6.2 本文研究意义  19-20
第二章双管Buck-Boost 变换器的两模式控制方法  20-25
  2.1 引言  20
  2.2 单调节器两模式控制策略  20-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章双管Buck-Boost 变换器的输入电压前馈方法  25-40
  3.1 引言  25
  3.2 双管Buck-Boost 变换器的小信号数学模型  25-27
  3.3 电压调节器的参数设计  27-29
  3.4 输入电压突变时闭环调节过程  29-30
  3.5 输入电压前馈法  30-35
    3.5.1 输入电压前馈法的提出  30-31
    3.5.2 输入电压前馈法的实现  31-32
    3.5.3 输入电压前馈支路的自动选择  32-35
  3.6 仿真验证  35-39
  3.7 本章小结  39-40
第四章 3kW 双管Buck-Boost 电源的研制  40-53
  4.1 引言  40
  4.2 主电路参数设计  40-46
    4.2.1 电感Lf 的设计  40-43
    4.2.2 功率器件的设计  43-46
  4.3 控制电路设计  46-49
    4.3.1 芯片的选择  46-47
    4.3.2 驱动电路的设计  47-48
    4.3.3 脉宽调制电路的设计  48-49
    4.3.4 调节器参数选择  49
  4.4 实验验证  49-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章结束语  53-54
  5.1 本文的主要工作  53
  5.2 下一步要做的工作  53-54
参考文献  54-57
致谢  57-58
在学期间的研究成果及发表的学术论文  58

双管Buck-Boost变换器的输入电压前馈控制方法

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