簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 吳諺宸
YEN-CHEN WU
論文名稱: 雙向輸出入寬範圍串聯-串聯諧振式 直流-直流轉換器
Bidirectional Series-Series Resonant DC-DC Converter with Wide Input / Output Voltage Range
指導教授: 林景源
Jing-Yuan Lin 
口試委員: 邱煌仁
Huang-Jen Chiu 
謝耀慶
Yau-Ching Hsieh
黃仁宏
Ren-Hong Huang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 97
中文關鍵詞: 串聯-串聯諧振轉換器輸出入寬範圍雙向傳輸諧振電路
外文關鍵詞: Series-Series Resonant Converters, Wide Input / Output Voltage Range, Bidirectional Transmission, Resonant Circuit
相關次數: 點閱:252下載:4
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

本論文提出一種雙向輸出入寬範圍串聯-串聯諧振式直流轉換器,在雙向傳輸能量時皆擁有串聯諧振轉換器高效率和高功率密度優點。本論文所提出的轉換器架構不需任何額外電路即可實現柔性切換的特性。使用數學分析軟體與實際電路驗證,針對各種應用設計出一台3 kW、400 V轉換至36 ~60 V的實體電路,實驗結果驗證了所提出的架構和設計方式的可行性與有效性。本全橋串聯-串聯諧振轉換器在雙向工作模式時最高效率可達到97%。


A Bidirectional Series-Series Resonant DC-DC Converter with Wide Input / Output Voltage Range is proposed to achieve high efficiency and high power density power conversion in either direction. The proposed converter is fully soft switched and totally snubber-less. A mathematical software build for Circuit analysis and a prototype circuit is implement for verification. Consider a variety of situations to design a 400V conversion to 36~60V prototype circuit, the experimental results were shown to verify the performance of the proposed topology and design method. The highest applicable conversion efficiencies for the bidirectional operational modes reach 97%.

目錄 摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 V 圖目錄 VIII 表目錄 XIII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 內文架構簡述 2 第二章 全橋串聯-串聯諧振轉換器 3 2.1 硬性切換與柔性切換技術 3 2.1.1 硬性切換 3 2.1.2 柔性切換 4 2.2 R-L-C 串聯諧振電路分析 5 2.3 全橋串聯-串聯諧振轉換器狀態分析 8 2.3.1 (Region-1)電路動作分析 11 2.3.2 (Region-2)電路動作分析 15 第三章 諧振槽分析 21 3.1 串聯諧振電路諧振槽分析 21 3.1.1 串聯諧振槽推導 21 3.1.2 品質因數Q對轉移函數之影響 24 3.1.3 電感比值K對轉移函數的影響 26 3.1.4傳統串聯諧振電路雙向限制 27 3.2串聯-串聯諧振槽分析 28 3.2.1串聯-串聯轉移函數推導 28 3.2.2 變壓器匝數比n對轉移函數的影響 31 3.2.3高壓槽與低壓槽諧振點對轉移函式的影響 32 3.2.4 電感比值K對轉移函數的影響 33 3.2.5 高壓側特性阻抗ZH對轉移函數的影響 34 3.2.6 低壓側特性阻抗ZL轉移函數的影響 35 第四章 諧振槽設計與實例 36 4.1 電路規格 36 4.2 變壓器設計 36 4.2.1變壓器匝數比 n 36 4.2.2變壓器鐵芯選擇 38 4.3 功率開關挑選設計 42 4.4 諧振槽設計 43 4.5 數位控制規劃與週邊電路 45 4.5.1電壓取樣電路 46 4.5.2開關控制訊號設定 47 4.5.3 隔離驅動IC介紹 53 第五章 實驗量測結果與數據 54 5.1實測波形 55 5.1.1順向模式(Buck Mode) 55 5.1.2逆向模式(Boost Mode) 64 5.2實測數據 72 第六章 總結與未來展望 77 6.1 結論 77 6.2 未來展望 78 參考文獻 79

[1]. 台灣電力股份有限公司,「電動車充電對電力品質及電力供應影響之研究」,2011年。
[2]. 陳啟超,纪延超,王建赜,雙向CLLLC諧振型直流變壓器的分析與設計,哈爾濱工業大學電器工程及自動化學院,2014年
[3]. 蘇英傑,1 MHz LLC型半橋串聯諧振轉換器,國立臺灣科技大學電子工程系碩士論文,2017年。
[4]. 蔡富斌,具同步整流之數位控制半橋串聯諧振轉換器之研製,國立臺灣科技大學電子工程系碩士論文,2013年。
[5]. Infineon,D r . D u š a n G r a o v a c , M a r c o P ü r s c h e l , Andreas Kiep,MOSFET Power Losses Calculation Using the Data-Sheet Parameters, 2006.
[6]. 李其陵,應用於微電網之數位控制雙向直流-直流轉換器,國立臺灣科技大學電子工程系碩士論文,2013年。
[7]. Mohan, Undeland, Robbins,Power Electronics : Converters, Applications, and Design, 3rd ed, 2003.
[8]. 直流微電網中用於高頻隔離的CLLC 型雙向直流變壓器的模態分析與優化設計,中國電機工程學報,華北電力大學,吕正,颜湘武。
[9]. Zaka Ullah Zahid, Zakariya M. Dalala, Rui Chen, Baifeng Chen, Jih-Sheng Lai,Design of Bidirectional DC–DC Resonant Converter for Vehicle-to-Grid (V2G) Applications, 2015.
[10]. Jee-Hoon Jung, Ho-Sung Kim, Myung-Hyo Ryu, Ju-Won Baek, Design Methodology of Bidirectional CLLC Resonant Converter for High-Frequency Isolation of DC Distribution Systems, 2013.
[11]. Texas Instruments,Hong Huang,Designing an LLC Resonant Half-Bridge Power Converter, 2014.
[12]. Jee-Hoon Jung, Ho-Sung Kim, Jong-Hyun Kim, Myoung-Hyo Ryu, and Ju-Won Baek,High Efficiency Bidirectional LLC Resonant Converter for 380V DC Power Distribution System Using Digital Control Scheme, 2012.
[13]. 張濬哲,高壓雙向半橋式三階串聯諧振轉換器,國立臺灣科技大學電子工程系碩士論文,2017年。
[14]. 朱致緯,具均流控制之高功率隔離型雙向直流-直流系統研製,國立臺灣科技大學電子工程系碩士論文,2018年。
[15]. SHARP-PC817 Series Datasheet
[16]. Wikipedia,光電耦合元件https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E9%9B%BB%E8%80%A6%E5%90%88%E5%85%83%E4%BB%B6
[17]. 電源設計技術資訊網站,Tech Web http://micro.rohm.com/tw/techweb/knowledge/dentatsu/s-dentatsu/s-dentatsu03/2990
[18]. Texas Instruments,TMS320x2802x, 2803x Piccolo Enhanced Pulse Width Modulator (ePWM) Module Reference Guide, 2011.
[19]. SILICON LABS Si823x DataSheet Reference, 2015.

QR CODE