臺灣博碩士論文加值系統

本論文針對一低電壓大電流之雙向直流/直流充放電轉換器模組進行研究開發。模組電路採用同步整流降壓型(充電)/升壓型(放電)架構，並使用交錯式技術，不僅可減少輸入、輸出電流漣波，亦可降低元件應力。在補償器的設計上，首先利用狀態空間平均法建立小信號模型，推導電路的轉移函數，並繪製系統波德圖，求出所需的的補償值，採三階補償方式，以達電路穩定需求。本論文討論設計程序與模擬結果，並實作一台高壓匯流排端12 V、低壓電池端1.5 V到6.5 V、最大輸出功率為650 W之雙向直流/直流充放電轉換器模組，將模擬與實作結果交互驗證，用以證明此控制方式與架構之可行性。

This thesis aims to study and develop a bidirectional DC/DC charger/discharger converter module for low-voltage and high-current applications. The converter module adopts interleaved buck converter (for charger)/boost converter (for discharger) topologies with synchronous rectifiers to reduce the input/output current ripples and the component stresses. For the compensator design, the small-signal model is first established by the state-space averaging approach, and then the transfer functions are derived. The Bode plots are constructed for solving the required compensator parameters. A Type-III compensator is finally designed to satisfy the dynamic and stability specifications. Design procedures and simulation results are discussed in this thesis. A 650-W bidirectional DC/DC converter is implemented with a bus voltage of 12 V. The battery-side voltage range is from 1.5 V to 6.5 V. The experimental results are verified with the simulations to demonstrate the feasibility of the circuit topology and the control method.

目　錄
摘　要 i
Abstract ii
目　錄 iii
圖目錄 vi
表目錄 x
第一章 緒 論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 1
1.3 論文架構 5
第二章 交錯式電源轉換器架構與原理 6
2.1 降壓型電源轉換器 6
2.1.1 傳統降壓型電源轉換器 6
2.1.2 同步整流降壓型電源轉換器 10
2.2 升壓式電源轉換器 12
2.2.1 傳統升壓式電源轉換器 12
2.2.2 同步整流升壓型電源轉換器 17
2.3 交錯式電源轉換器 18
2.3.1 交錯式降壓型電源轉換器 18
2.3.2 交錯式升壓型電源轉換器 24
第三章 雙向充放電轉換器架構及控制器 26
3.1 系統架構 26
3.2 操作模式 26
3.3 控制策略 28
3.3.1 定電壓與定電流控制 28
3.3.2 充放電模式控制 29
3.4 回授系統分析與設計 29
3.4.1 轉移函數推導 30
第四章 電路元件設計 40
4.1 功率元件設計 40
4.1.1 儲能電感設計 40
4.1.2 輸出電容設計 41
4.1.3 功率開關設計 43
4.2 控制電路設計 44
4.2.1 電流取樣與量測 44
4.2.2 電壓取樣與量測 46
第五章 模擬與實作結果 48
5.1 電路模擬 48
5.1.1 充電模式模擬 49
5.1.2 放電模式模擬 50
5.2 實測結果 53
5.2.1. 充電模式實測結果 53
5.2.2. 放電模式實測結果 59
第六章 結論與未來展望 63
6.1 結論 63
6.2 未來展望 63
參考文獻 65

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