臺灣博碩士論文加值系統

本論文主要是分析與製作雙向式非對稱半橋中間抽頭式轉換器和雙向式對稱型半橋對全橋轉換器，應用於油電混合車內部的充放電系統。為了改善雙向式電源轉換器的種種問題，在提升效率方面，於高壓側產生諧振，以執行零電壓切換，在低壓側使用同步整流架構，以開關代替二極體，以改善輸出為大電流時所造成較大的導通損失，依據所提出之雙向式電源轉換器的操作原理與分析及執行零電壓切換的條件，分別於實驗波形及量測數據驗證之。

This thesis proposes two bi-directional dc-to-dc converters. These converters can be used in the hybrid electric vehicle for battery charging and discharging system. In order to increase the efficiency of converters, the resonant circuits have been designed to achieve zero-voltage-switching (ZVS) to reduce switching loss. In the secondary side of converters, the synchronous rectifier have been adapted to avoid the surge conduction losses on the power semiconductor. The bi-directional asymmetric PWM half-bridge converter with center tap synchronous rectifier and bi-directional half-bridge converter with full-bridge synchronous rectifier are presented and discussed in detail. Finally, the experimental results are provided to verify the performance of the prototype circuits.

目 錄


中文摘要---------------------------------------------------------------------------------------------i
英文摘要--------------------------------------------------------------------------------------------ii
誌謝-------------------------------------------------------------------------------------------------iii
目錄--------------------------------------------------------------------------------------------------iv
表目錄----------------------------------------------------------------------------------------------vii
圖目錄---------------------------------------------------------------------------------------------viii
符號說明------------------------------------------------------------------------------------------xiii
第一章 導論--------------------------------------------------------------------------------------1
1-1 研究動機與背景-----------------------------------------------------------------1
1-2 研究大綱--------------------------------------------------------------------------1
1-3 論文綱要--------------------------------------------------------------------------2
第二章 電源轉換器運用於燃料電池之介紹-----------------------------------------------3
2-1 簡介--------------------------------------------------------------------------------3
2-2 燃料電池的原理-----------------------------------------------------------------3
2-3 混合動力系統的種類-----------------------------------------------------------4
2-3-1串聯式混合動力系統----------------------------------------------------4
2-3-2並聯式混合動力系統----------------------------------------------------4
2-3-3複合式動力系統----------------------------------------------------------5
2-4 氫能車之簡介--------------------------------------------------------------------5
2-5 油電混合公車之簡介-----------------------------------------------------------6
2-6 油電混合動力車行駛狀況之動能傳輸介紹--------------------------------7
2-7 燃料電池作為車輛的主要動力來源----------------------------------------10
2-7-1雙電源雙轉換器型式---------------------------------------------------12
2-7-2雙電源單一雙向轉換器型式------------------------------------------13
2-7-3雙電源單一單向轉換器型式------------------------------------------13
2-8燃料電池用於車輛輔助電源--------------------------------------------------14
第三章 柔切技術-------------------------------------------------------------------------------16
3-1 簡介-------------------------------------------------------------------------------16
3-2 硬性切換與柔性切換的比較-------------------------------------------------16
3-2-1硬性切換------------------------------------------------------------------16
3-2-2柔性切換------------------------------------------------------------------17
3-2-3柔性切換的種類---------------------------------------------------------18
第四章 雙向性非對稱半橋中間抽頭式轉換器-------------------------------------------19
4-1 升壓模式(放電模式)主電路說明--------------------------------------------20
4-2 轉換區間狀態分析-------------------------------------------------------------21
4-3 降壓模式(充電模式)主電路說明--------------------------------------------34
4-4 轉換區間狀態分析-------------------------------------------------------------35
4-5 穩態分析(降壓模式)-----------------------------------------------------------44
4-5-1輸入電壓與輸出電壓轉換比------------------------------------------44
4-5-2零電壓切換條件---------------------------------------------------------44
4-5-3各功率開關MOSFET元件的電壓電流值--------------------------45
4-5-4變壓器設計---------------------------------------------------------------46
4-5-5高低壓側電容設計------------------------------------------------------46
4-6 雙向式非對稱半橋順向式轉換器實驗結果-------------------------------48
4-6-1降壓模式(充電模式)實驗波形----------------------------------------49
4-6-2升壓模式(放電模式)波形----------------------------------------------53
4-6-3降壓模式(充電模式)效率----------------------------------------------57
4-6-4升壓模式(放電模式)效率----------------------------------------------57
4-7 實體電路實體圖----------------------------------------------------------------58
第五章 雙向式半橋對全橋式轉換器-------------------------------------------------------59
5-1 升壓模式(放電模式)主電路說明--------------------------------------------60
5-2 轉換區間狀態分析-------------------------------------------------------------61
5-3 降壓模式(充電模式)主電路說明--------------------------------------------74
5-4 轉換區間狀態分析-------------------------------------------------------------75
5-5 穩態分析(降壓模式)-----------------------------------------------------------84
5-5-1輸入電壓與輸出電壓轉換比------------------------------------------84
5-5-2零電壓切換條件---------------------------------------------------------84
5-5-3各功率開關MOSFET元件的電壓電流值---------------------------85
5-5-4低壓側濾波電感L之設計----------------------------------------------86
5-5-5變壓器設計---------------------------------------------------------------87
5-5-6高低壓側電容設計------------------------------------------------------87
5-6 雙向式半橋對全橋式轉換器實驗結果-------------------------------------87
5-6-1降壓模式(充電模式)實驗波形----------------------------------------88
5-6-2升壓模式(放電模式)實驗波形----------------------------------------91
5-6-3降壓模式(充電模式)效率----------------------------------------------93
5-6-4升壓模式(放電模式)效率----------------------------------------------93
5-7 實體電路實體圖----------------------------------------------------------------94
第六章 結論-------------------------------------------------------------------------------------95
參考文獻-------------------------------------------------------------------------------------------96

參考文獻
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