摘 要

随着世界能源过度消耗，人们都在想方设法的延长能源的使用，或者研发新的能源来代替旧能源不足的现状。本文的目标是设计一个充电逆变一体化电源：主要是由双向DC/DC电路和双向DC/AC电路组成，它可以在某种程度减轻微电网的负担，扩大电网容量，也为电能的使用带来巨大的便利。

本文的具体内容包括：首先根据具体的所给的双向一体化电源的技术指标，确定两个双向电路的具体合适的拓扑结构；其中双向DC/AC电路是采用PWM整流器完成其具体的电路功能，再选择合适的开关管以及合适的滤波结构。

选择恰当的双向电路拓扑结构以后，再确定合适的电路参数；然后较为重要的是电路中的反馈控制，在本文中我们采用的是传统，有效的PID控制，再根据特定的电路采用融合了PID参数的反馈控制。双向DC/AC电路中采用的是电流环反馈，因为其中有交流电所以将交流量转换到dq轴上进行解耦控制。

最后对双向DC/AC电路进行Matlab仿真,按照仿真的结果对电路进行调试，再进行仿真结果分析，完成设计。

关键词：双向DC/DC电路；双向DC/AC电路；PID反馈；Matlab

Abstract

With world energy consuming over,People are looking for ways to extend the use of energy,Or developing new energy sources to replace the old energy shortage in the status.

Objective of this paper is to design an integrated power supply charging inverter:It is mainly composed of bidirectional DC / DC circuit and bidirectional DC / AC circuits,It can reduce the burden on micro-grid in a certain extent, and expand the network capacity, it also brings great convenience to the use of electricity.

The specific content of this article includes:Firstly, according to the specific technical indicators of the two-way integrated power supply to determine the specific appropriate topology of the two two-way circuit.The Bidirectional DC / AC circuit complete its specific circuit functions by using PWM Rectifier,Then we will select the appropriate switch and a suitable filter structure.

After selecting the appropriate structure, and then determining the appropriate circuit parameters.Then the more important thing is the feedback control circuit,and in this paper we use the traditional, effective PID control,and then using the integration of PID feedback control based on the specific parameters of the circuit. We use a current feedback loop in the Bidirectional DC / AC Circuit. because there is AC,So we will turn AC to the DQ axis to decouple control.

Finally,we will carry out the Matlab simulation of the Bidirectional DC / AC circuit,and according to simulation results to debug circuit ,and then analyzing the simulation results to complete the design.

Key words: the Bi-directional DC / DC circuit; the bidirectional DC / AC circuit; PID; Matlab

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2充电逆变一体化电源的技术研究现状 3

1.2.1双向DC/DC变换器拓扑结构 3

1.2.2 双向DC/AC变换器研究现状 5

1.2.3 系统控制方法的研究现状 7

1.3本文主要研究内容 7

第2章 电路方案设计 9

2.1电路设计指标 9

2.2 双向DC/DC转换器方案设计 9

2.2.1 DC/DC转换器拓扑结构设计 9

2.2.2 充电时双向DC/DC电路工作原理 11

2.2.3 放电时双向DC/DC电路工作原理 14

2.3 DC/AC转换器方案设计 19

2.3.1 APF电路基本原理 19

2.3.2 DC/AC转换器拓扑结构设计 20

2.3.3 双向DC/AC电路工作原理 21

第3章 参数计算 23

3.1 双向DC/DC电路的参数计算 23

3.1.1变压器变比设计 23

3.1.2 带反激绕组电感设计 24

3.1.3 电路双电容设计 24

3.2 双向DC/AC电路的参数计算 25

3.2.1 电路中交流侧滤波电感设计 25

3.2.2 电路中直流侧电容的设计 25

第4章 控制算法分析 26

4.1PWM调制原理 26

4.2 PID控制原理分析 27

4.3 双向DC/AC控制电路分析 27

第5章双向DC/AC电路Matlab仿真 30

5.1电路仿真电路的建立 30

5.2仿真结果与电路调试 31

5.3结论分析 32

第6章总结与展望 34

参考文献 35

致谢 36

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

双向一体化电源放电时是由升压回路和逆变桥式回路构成，升压回路主要用于将直流电压升压至逆变器输出所需直流电压，逆变桥式回路主要用于将升压后的直流电压转换为固定频率的交流电压。充电时则反向工作，由家庭微电网给蓄电池充电。而本文设计的双向一体化电源使用于光伏并网发电。

随着传统能源的过度使用，全球的都处于一个高消耗，低补充的状态。寻找一个能够缓解能源紧张，安全高效的能源已经成为全球的一大任务。提高能源利用效率、寻找新的能源、加强可再生能源的循环利用，是人们在经过以环境为代价发展经济的时代，为自己的行为进行挽救的必经之路。与传统化石燃料发电相比，可再生能源具有很多不同的特点，可再生能源是分布式的，为了让可再生能源与公用电网结合，需要研发新颖的配置、拓扑结构、控制技术^[1]。