臺灣博碩士論文加值系統

本論文旨在研製電動船舶之高功率雙向直流-直流轉換器模組，應用於電池與直流匯流排間能量轉換。模組架構分為兩級電路，電池端架構為雙向降/升壓型轉換器，於直流匯流排端架構為全橋串聯式諧振轉換器所組成。藉由將雙向直流-直流轉換器應用於船舶電源系統，可利用於電池端與直流匯流排端進行充/放電，來調整雙向功率傳輸。
本文除了實際建構雙向直流-直流轉換器模組，並探討降/升壓型轉換器及全橋串聯諧振轉換器，且完成完整之設計準則。最後實作一部15kW實體模組電路，輸入/出電壓規格皆為400~750伏特，使用數位信號處理器TMS320F28035來實現數位控制。在不同的負載下，整體轉換效率達到93%以上。

In this thesis, a high power bi-directional DC-DC converter module for electric ships is studied and implemented, to be used for energy conversion between battery and DC bus. The module consists of two-stage circuits: a bi-directional buck/boost converter at battery side and a full-bridge series resonant converter at DC bus side. The developed bi-directional DC-DC converter module can be applied to the electric ship power system for charging/ discharging between battery and DC bus and adjusting bidirectional power transfer.
In addition to establish a bi-directional DC-DC converter module and to discuss the bi-directional buck/boost converter and the full-bridge series resonant converter, the design criterions have been found. A 15 kW prototype module with circuit specifications of 400 V to 750 V input and output voltages was implemented and tested. A digital signal processor TMS320F28035 is used to realize the digital controller. According to the experimental results, the overall conversion efficiency can be up to 93%.

摘要 i
Abstract ii
誌 謝 i
目錄 ii
圖目錄 v
表目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 論文大綱 2
第二章 船舶電源系統架構 4
2.1 船舶電源系統架構介紹 4
2.2 高功率直流模組架構介紹 7
2.3 數位訊號處理器模組 8
第三章 雙向直流-直流轉換器 13
3.1 雙向直流-直流轉換器模組 13
3.2 雙向降/升壓型轉換器 13
3.2.1 系統架構介紹 14
3.2.2 充電模式動作分析 14
3.2.3 放電模式分析 25
3.3 全橋串聯諧振轉換器 36
3.3.1 R-L-C串聯諧振電路介紹 36
3.3.2 全橋串聯諧振轉換器拓樸介紹 38
3.3.3 全橋串聯諧振轉換器動作分析 41
第四章 電路參數設計 53
4.1 設備模組規格 53
4.2 雙向降/升壓型轉換器設計 53
4.2.1 儲能電感設計 54
4.2.2 功率元件設計 54
4.2.3 模組輸入/出電容設計 55
4.3 全橋串聯諧振轉換器設計 56
4.3.1 磁性元件設計 57
4.3.2 諧振槽設計 60
4.3.3 功率開關設計 61
第五章 實驗數據與結果 63
5.1 充放電實驗波形 63
5.2 輸出功率實驗數據 79
第六章 結論與未來展望 84
6.1 結論 84
6.2 未來展望 85
參考文獻 86

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