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船舶微电网储能系统双向DC-DC变换器设计
| 论文题名： | 船舶微电网储能系统双向DC-DC变换器设计 |
| 关键词： | 船舶微电网;储能系统;双向直流-直流变换器;小信号建模;闭环控制 |
| 摘要： | 随着传统不可再生能源的枯竭和环境污染的日益严重，为了维持社会经济和生态环境的可持续发展，清洁能源和可再生能源的开发越来越受到人们的重视。在此背景下，船舶微电网技术利用新能源和清洁能源发电将成为船舶未来发展的新方向。微电网需要加入分布式储能单元实现对系统能量的流动管理，本文采用蓄电池作为微电网的储能单元。 本文首先论述了船舶微电网储能技术的研究背景及意义，根据储能系统的设计要求，采用双向DC-DC变换器作为蓄电池的充放电装置，实现对蓄电池的充放电控制及能量流动管理。并根据微电网储能系统的应用特点，选择双向Buck-Boost电路作为变换器的主拓扑结构，并对变换器的主电路、软启动电路及IGBT缓冲电路进行了参数分析及设计。然后根据储能系统的控制需求，对双向DC-DC变换器进行了小信号建模，采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略对变换器的Buck电路模式和Boost电路模式进行了稳定性分析及补偿器设计。最后对变换器控制系统的软硬件电路进行了详细的设计。硬件电路设计包括电压、电流和温度的采样调理电路设计，基于M57962L的IGBT驱动电路设计，基于TL494的PWM控制电路设计，基于UC3902的均流电路设计，以及过压过流硬件保护电路设计。软件电路设计采用单片机MSP430芯片及外围电路实现人机交互功能，对变换器系统进行实时监测及通信报警。 在理论分析的基础上，完成了一台5KW样机装置，并进行了样机的实验测试和结果分析。实验数据表明双向DC-DC变换器装置能够根据控制稳定可靠运行，并具有快速的动态响应能力。 |
| 作者： | 郑光磊 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 赵友涛;刘彦呈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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