本文是一篇电力论文，电力的产生方式主要有：火力发电（煤等可燃烧物）、太阳能发电、大容量风力发电技术、核能发电、氢能发电、水利发电等。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇电力论文，供大家参考。
1 绪论
1.1 引言
随着未来汽车、通信、计算机系统、混合动力汽车系统和航空系统对电力需求的不断增加，对能源的需求量与日剧增，但是如煤炭、石油、天然气等传统化石能源储量有限，不可再生，并且使用时会产生大量二氧化碳等废气，造成严重的空气污染【1-2】。对于潜在的能源危机和环境问题，人们已经认识到可再生能源的潜力。可再生能源具有可再生性和污染小的优点，与传统能源相比具有非常大的优势，成为目前研究的热点。随着分布式发电的飞速发展，家用光伏发电将是未来光伏发电的发展趋势之一，家用光伏发电不仅可以满足用户自身的用电需求，还可以将多余的电量送到电网【3】。而家用光伏发电在光照强度、温度等气候条件的作用下，存在不稳定、不连续的问题，并且在独立工作时，在负载波动的情况下不能时刻跟踪负载的状态以提供稳定的供电，甚至在负载波动严重时会引起系统的故障，带来不利的影响，因此利用储能技术来维持稳定的供电十分必要【4-5】。家用光伏发电储能系统由单向 DC-DC 变换器、双向 DC-DC 变换器、蓄电池、DC-AC 变换器和负载等组成，如图 1-1 所示。白天由太阳能电池板产生电能，通过光伏逆变器给家用设备供电，多余能量存储于蓄电池中，在晚上及白天光照不足时发挥作用。其中双向 DC/DC 变换器是储能中的关键，能够完成系统充放电转换以及实现功率的调节。所以研究高效率，高可靠性，体积小的双向 DC-DC 变换器对光伏发电的发展具有显著意义【6-7】。
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1.2 双向 DC-DC 变换器概述
双向 DC-DC 变换器在不同工作状态下输入和输出端口电压极性不变，而电流极性在正向与反向运行时会随之改变，图 1-2 是其工作原理图。双向 DC-DC 变换器可看做是由两个单向 DC-DC 变换器集合而成，同时具备其所有电路功能。在两个单向 DC-DC 变换器的基础上，大大减少了元器件数量，简化系统控制的难度，具有低成本和高功率密度的优点。传统的具有双向工作能力的变换器是通过两个单向的DC-DC变换器一起工作来实现能量的双向流动，而双向 DC-DC 变换器中利用可控开关管替换二极管，使变换器可以工作在正向与反向模式。使用的器件数目较两套单向 DC-DC 变换器少的多，可以快速的实现能量双向流动。因此，在需要双向功率传输的应用中，双向 DC-DC 变换器具有更好的实用性与可靠性，在混合动力汽车(HEVS)、新能源发电系统、不间断电源系统等场合广泛使用【8】。在不同应用背景下，根据不同的需要可选择适合的双向 DC-DC 变换器，不同的拓扑有各自不同的特点。按照电路输入输出端是否电气隔离可分为非隔离型双向 DC-DC 变换器与隔离型双向 DC-DC 变换器。
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2 全桥 LCC 复合谐振型双向 DC-DC 变换器原理分析
2.1 主电路拓扑结构
全桥 LCC 复合谐振型双向变换器拓扑结构如图 2-1 所示，变换器原边、副边均采用全桥结构。该电路的变压器原边为输入低压侧，副边为输出高压侧，电压分别为 Vin和 Vo。该变换器巧妙的运用 LCC 谐振技术对系统的结构进行优化，通过在变压器的副边增加辅助电感 Lr2和辅助电容 Cr2，使变换器在反向工作时仍然可以利用 LCC 谐振技术进行能量传递。变压器原边与副边的匝数比为 nt:1。功率开关管 Q1-Q4为变压器原边桥开关管，其反并联二极管分别为 D1-D4，其寄生电容分别为 C1-C4。开关管 Q5-Q8为变压器副边开关管，D5-D8为其反并联二极管，C5-C8分别为开关管的寄生电容。Cp为并联电容，包含高频变压器的分布电容；Lr1和 Lr2为谐振电感，分别包括了变压器原边和副边的漏感；Cr1和 Cr2为谐振电容，同时消除了变压器两边的直流成分。
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2.2 电路工作原理分析
本课题采用单移相控制策略，通过控制变压器原边桥与副边桥功率开关管驱动信号之间的移相角来调节功率传输的大小与方向。两个全桥开关管 Q1-Q8都以 50%占空比导通，两个全桥对应开关管之间存在一个移相角φ，原边桥输出电压 vAB和副边桥输入电压 vCD为相位差为φ的方波电压，占空比都为 50%。当变压器原边桥电压 vAB相位超前 vCD相位时，能量从输入侧向输出侧流动；当 vAB相位滞后 vCD相位，能量从输出侧向原边侧流动。变换器原边侧输入直流经全桥电路逆变为高频交流，通过 LCC 复合谐振网络输出正弦交变电流，之后通过副边整流滤波后输出平滑直流电到输出端。变换器原边侧或副边侧的电路都可以工作在逆变或整流状态。该变换器具有对称电路结构，双向工作时原理相似，因此本节只对变换器能量正向流动的工作原理深入研究。图 2-2 为全桥 LCC 复合谐振型双向变换器能量正向流动时主要的工作波形图，一个开关周期可以由 8 个工作阶段组成，由于变换器前半周期和后半周期具有相同的工作原理，因此主要对前半周期的 4 个工作阶段深入研究。图 2-3 是运行模态的等效电路图，为简化分析，给出以下假设：1）变换器工作在稳态运行状态；2）所有的功率开关管 MOSFET 与其反并联二极管，以及电路中全部无源元件可看作理想的且忽略死区时间；3）输出电容足够大，保证输出电压不变。
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3 电路特性分析............13
3.1 等效电路模型...........13
3.2 传输功率与电压增益特性分析.............14
3.3 软开关工作范围分析.........16
3.4 回流功率分析...........17
3.5 谐振槽电流电压峰值分析...........21
3.6 参数设计方法...........24
3.7 本章小结.........25
4 仿真与实验......26
4.1 主电路参数设计.......26
4.1.1 谐振参数设计..........26
4.1.2 变压器变比分析......26
4.2 仿真与分析.....27
4.2.1 仿真模型建立...........27
4.2.2 仿真结果与分析.......27
4.3 实验与分析.....29
4.4 本章小结.........33
5 全文总结与展望........34
4 仿真与实验
4.1 主电路参数设计
双向全桥 LCC 复合谐振变换器电路参数设计要求如下：原边侧输入电压：48V；副边侧输出电压：400V；额定功率：500W；工作频率：52kHz；变压器原副边匝数比的确定，首先要确定电路额定输入电压和额定输出电压，其次要确定谐振网络输入输出电压增益。图 4-8 是原边全桥输出电压 vAB、输出电流 i1和瞬时传输功率 p1波形。虚线圆部分为原边回流功率 pcir1，此阶段 vAB与 i1符号相反，此时 pcir1为 54W，回流功率 pcir1与输入功率 pin的比值 Km1为 0.1，此时原边回流功率控制在较小范围内。并且 vAB相位超前 i1相位，此时原边开关管能够零电压开通。图 4-9 为副边全桥输入电压 vCD、输入电流 i2和瞬时传输功率 p2波形。虚线圆部分为副边回流功率 pcir2，此阶段 vCD与 i2符号相反，此时 pcir2为28.2W，回流功率 pcir2与输入功率 pin的比值 Km2为 0.06，此时副边回流功率控制在较小范围内。并且 vCD初始相位处 i2为正，如图 4-9 中实线圆部分所示，此时副边开关管能够零电压开通。
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总结
由于双向全桥 DC-DC 变换器在电压匹配比不为 1 时存在回流功率高、开关管电流应力大的问题，本文研究了移相控制方式下 LCC 复合谐振型双向全桥 DC-DC 变换器电路特性，在该控制策略下，变换器原副边开关管能够实现零电压开通，并且利用 LCC 谐振电路特性，有利于降低变换器回流功率。本文对整个系统进行理论分析，在此基础上进行了仿真和实验验证。本文主要完成了以下工作：
1）本文详细分析了 LCC 复合谐振型双向变换器在单移相控制方式下电路工作原理与工作模式。对谐振网络能量流动进行深入分析并对回流功率现象进行分析。
2）建立了变换器基波等效模型，深入研究了 LCC 复合谐振型双向全桥 DC-DC 变换器电压增益特性，功率传输特性以及软开关特性。根据软开关特性分析，得到了合适的频率比，并得出了移相角与电压增益两者的关系，为移相工作范围的确定提供了参考。
3）深入研究了电路回流功率特性，确定了最佳移相工作范围，以保证原副边回流功率处在较小水平。并进一步分析了谐振槽路品质因数 Q 和电容比 k 与谐振槽路电感电流峰值与电容电压峰值的关系，设计合适的谐振参数以保证电流峰值与电压峰值处在较低水平。根据电路特性的分析，总结了电路参数设计的方法。#p#分页标题#e#
4）根据以上分析，设计了谐振槽路参数，搭建仿真模型对上述理论分析进行验证，并搭建硬件实验电路进行实验验证，仿真与实验证明了理论分析的正确性以及参数设计的合理性，通过合理设计谐振参数并选择合适移相工作范围，使 LCC 复合谐振型双向变换器在移相控制下原副边回流功率控制在较小范围，并且所有开关管可工作在软开关状态。
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参考文献（略）
