華意電力是一家專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)串聯(lián)諧振的廠(chǎng)家，本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振設備在行業(yè)內都廣受好評，以打造最具權威的“串聯(lián)諧振“高壓設備供應商而努力。

  雙向DC/DC變換器是伴隨著(zhù)應用而出現的電能變換技術(shù)，隨著(zhù)社會(huì )生活和工業(yè)生產(chǎn)對于環(huán)境保護、節約能源等的需求越來(lái)越多，雙向DC/DC變換器得到了迅速的發(fā)展。由于軟開(kāi)關(guān)技術(shù)可以提高變換器的工作頻率和工作性能，減小變換器的體積和重量，因此近年來(lái)人們對雙向DC/DC變換器的研究便集中于使用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)來(lái)實(shí)現變換器的高頻化。本文以串聯(lián)諧振變換器的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)為基礎，提出了一種雙向DC/DC變換器，通過(guò)控制方法的改進(jìn)實(shí)現了能量的雙向傳遞和開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)。

  直流變換器是開(kāi)關(guān)電源中的一個(gè)重要組成部分，被廣泛的應用于軍事科研、航天衛星、工業(yè)生產(chǎn)、家用電器等領(lǐng)域中。隨著(zhù)工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在直流不停電電源系統、太陽(yáng)能光伏獨立發(fā)電系統、電動(dòng)汽車(chē)電源、航空能源等領(lǐng)域中，對DC/DC變換器的性能要求不斷增加，為了減輕系統的體積和重量，節省成本，提高變換器的工作效率，雙向DC/DC變換器在這些領(lǐng)域中獲得了越來(lái)越廣泛的應用，引起了國內外專(zhuān)家的廣泛關(guān)注。由于環(huán)境保護和節約能源的要求，人們對雙向DC/DC變換器的需求也不斷增多，于是不斷提出了新的拓撲結構和新的控制方法，雙向DC/DC變換器作為電力電子技術(shù)中電能變換的一個(gè)新分支得到了迅速的發(fā)展。

  雙向 DC/DC 變換器的原理和應用

  雙向 DC/DC 變換器的原理

  我們所熟悉的DC/DC變換器多數是單向工作的，如圖1-1所示，這是由于在通常的單向DC/DC變換器(Unidirectional DC/DC Converter，UDC)中，主功率傳輸通路上一般都有二極管這個(gè)環(huán)節，故能量經(jīng)變換器流動(dòng)的方向只能是單方向的，即在圖中能量只能從V1流動(dòng)到V2，而不能反向流動(dòng)。然而對于有些需要能量雙向流動(dòng)的場(chǎng)合(V1和V2可以是直流有源負載或直流電壓源，它們的電壓極性保持不變，能量在不同時(shí)刻可以從V1傳輸到V2，也可以從V2傳輸到V1)，如果仍使用單向DC/DC變換器，則需要將兩個(gè)單向DC/ DC變換器反向并聯(lián)，一臺單向DC/DC變換器被用來(lái)控制能量從V1到V2的流動(dòng)，另一臺反并聯(lián)的單向DC/DC變換器被用來(lái)控制能量從V2到V1的反向流動(dòng)。這樣一來(lái)，由于使用了兩臺DC/DC變換器，總體電路變得復雜化，變換裝置的體積較大，利用率和性?xún)r(jià)比較低，而且由正向工作到反向工作的切換時(shí)間比較長(cháng)。通過(guò)研究分析，可以通過(guò)合理的拓撲結構和控制方法使用一 2 個(gè)變換器來(lái)完成這兩個(gè)獨立的單向變換器的功能，即采用雙向DC/DC變換器。

  雙向DC/DC變換器是指在保持變換器兩端的直流電壓極性不變的情況下，根據需要通過(guò)控制電路調節能量傳輸的大小和方向的DC/DC變換器。如圖1-2所示，雙向DC/DC變換器置于直流電源V1和V2之間，控制兩者之間的能量傳輸，其對應的平均輸入電流分別為I1和I2。根據實(shí)際應用的需要，可以通過(guò)雙向DC/DC變換器的的控制器控制功率流向：使能量從V1傳輸到V2，稱(chēng)為正向工作模式(Forward-mode)，使能量從V2傳輸到V1，稱(chēng)為反向工作模式(Backward-mode)。

  從電路拓撲上講，單向DC/DC變換器可簡(jiǎn)化為含有單向DC/DC基本變換單元的基本原理結構，該基本變換單元由一個(gè)有源開(kāi)關(guān)器件和一個(gè)二極管構成，如圖1-3(a)所示的。而常規的雙向DC/DC變換器，可簡(jiǎn)化為含有雙向DC/DC基本變換單元的基本原理結構，該基本變換單元由兩個(gè)各自并有反并聯(lián)二極管的有源開(kāi)關(guān)器件構成，如圖1-3(b)所示，這些反并二極管也可以是有源開(kāi)關(guān)器件內的寄生二極管。圖1-4為基本的Boost/Buck雙向DC/DC變換器，該變換器有兩種基本的工作方式：S1采用PWM工作方式，S2采用與S1互補的方式工作，變換器實(shí)際上為一個(gè)Boost變換器，能量從V1傳輸到V2；S2采用PWM工作方式，S1采用與S2互補的方式工作，此時(shí)變換器實(shí)際上為一個(gè)Buck變換器，能量從V2傳輸到V1。

與傳統的采用兩套單向DC/DC變換器反向并聯(lián)來(lái)達到能量的雙向傳輸的方案相比，雙向DC/DC變換器應用同一個(gè)變換器來(lái)實(shí)現能量的雙向流動(dòng)，使用的總體開(kāi)關(guān)器件數目少，而且可以大大地減小裝置體積，節約成本，提高裝置的利用率和系統的動(dòng)態(tài)響應速度。而且，在低壓大電流場(chǎng)合，一般雙向DC/DC變換器更有可能在主電路結構不變的情況下使用同步整流器工作方式，有利于降低開(kāi)關(guān)管的通態(tài)損耗(Conduction loss)。