随着全球能源的短缺和环境的恶化,燃料电池、太阳能、核能、风能、水能等新型能源的开发利用越来越受到人们的重视。而在这些新型能源系统中,负责能量调节管理的双向直流变换器起着非常关键的作用。本文以6kW双向直流变换器的研发为背景,开展双向直流变换器的技术研究,重点研究双向直流变换器的主电路拓扑结构,硬件电路,控制算法以及控制策略等,具体内容如下：首先,设计了双向直流变换器的总体方案,在对比分析各种双向直流变换器拓扑结构的基础上,提出了正极性Buck-Boost级联双向直流变换电路为主体的拓扑结构,并介绍了其工作原理。确定了电压、电流负反馈闭环PWM控制模式。并提出了参数自整定模糊PI控制算法。设计了双向直流变换器的硬件电路。主要包括主电路、控制芯片外围电路、通讯接口电路、驱动电路、信号采样电路和保护电路的设计。完成参数计算和参数优化,并采用MATLAB SIMULINK仿真软件,完成了升/降压两种工作状态下的参数验证仿真。详细分析了模糊控制的特点,基本结构和设计方法,采用模糊PI控制,选定了合理的模糊控制规则,计算出模糊控制查询表,设计了参数自整定模糊PI控制器。并根据双向直流变换器总体设计的要求,完成了基于DSP控制器的双向直流变换器软件设计。设计了主程序流程图、工作模式控制流程图以及输出调节程序流程图。研制了一台6kW双向直流变换器样机,进行了阶跃给定和负载扰动试验,并对试验结果进行了分析。验结果表明双向直流变换器调节过程快速且平滑,具有优越的动态性能,并且具有较强的抗负载扰动的能力。通过在不同功率等级下的试验,拟出双向直流变换器的效率曲线,结果表明变换器具有较高的工作效率,达到了预期的设计目标。
