数字控制双向全桥DCDC变换器分析设计.pdf

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1、万方数据第48卷第5期2014年5月电力电子技术PowerElectronicsV01．48，No．5Mav2014数字控制双向全桥DC／DC变换器分析设计范新权(福建省瑞盛电力科技有限公司，福建福州350003)摘要：数字控制双向DC／DC交换器采用有源箝位抑制开关管的电压尖峰．实现了电压型全桥开关管的零电压零电流开关(zvzcs)，减小了电流型全桥开关管的开通损耗。分析了双向全桥DC／DC变换器的工作原理，给出了数字控制系统设计，调试出一台250V／5A的实验样机。实验结果表明，该双向全桥DC／

2、DC变换器效率高，控制方案有效可行。与传统的模拟控制相比，数字控制调试方便，单片机外围控制电路简单，具有良好的应用价值。关键词：变换器：有源箝位；数字控制中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)05-0071—03AnalysisandDesignofDigitalControlBi-directionalFuU-bridgeDC，DCConverterFANXin．quan(阿协ProvinceRazensElectric酊TechnologyCo．，Ltd．，F

3、uzhou350003，China)Abstract：Adigitalcontrolschemeofbi-directionalDC／DCconverterisdesignedtosuppressthevoltagepeak0fswitches．Thezero-voltagezero—currentswitching(ZVZCS)ofvoltage·fedfull-bridgeswitchesisrealized，andthetur-ning-onlossofcurrent-fedfull·brid

4、geswitchesisreduced．Theoperationprincipleofbi-direcfionalfull—bridgeDC／DCconverterisanalyzedandthedjgitalcontrolsystemdesignisproposed．A250V／5Aexperimentalprototypeisgiven．Theexperimentalresultsprovethattheefficiencyofbi—directionalfull—bridgecontrolis

5、hish，andthecontrolmethodisfeasible．Comparedwithtraditionalanalogcontrol，thedigitalcontrolismoreconvenientindebugstage，andthepe-ripheralcontrolcircuitofmicrochipunitissimple，SOtheconverterhasgoodapphcationvalue．Keywords：converter；activeclamp；digitalcont

6、rol1引言双向DC／DC变换器能减轻系统的体积、重量，降低成本，具有较高的研究价值。该变换器是DC／DC变换器的双象限运行，输入、输出电压极性不变，输入、输出电流方向可改变【1．21。随着科技的发展。数字控制因其可实现复杂的控制方案，外围电路简单，设计灵活方便，系统更加可靠【3】逐渐成为中大功率开关电源的发展趋势。在此调试出一台250V／5A有源筘位双向全桥DC／DC变换器实验样机，前级增加脉宽调制(PWM)可逆整流后，便可作为电力操作电源、蓄电池充放电仪等设备应用于电力实验操作和电动汽车充放电等

7、场合。2工作原理分析双向全桥DC／DC变换器拓扑如图1所示。当能量从左向右正向流动时，只需驱动开关管V，～V。。开关管V，一V。不加驱动，其反并联二极管作为整流二极管，此时厶为滤波电感；当能量从右向定稿日期：2013—12一05作者简介：范新权(1968一)，男，江西南康人，工程师，研究方向为电力信息系统通信、电力电子技术、智能电力系统集成等。左逆向流动时，驱动V，～V。，V，～V；不加驱动，此时厶为升压电感。因此，变换器正向工作为电压型(Buck)全桥电路，逆向工作时为电流型(Boost)全桥电路

8、。在高压大功率场合，IGBT因具有高功率密度得到了广泛使用。因此，高压侧V。～V。采用有反并联二极管的IGBT(其中V。和V：集射极有外并联电容)。而在低压侧，采用MOSFET则可降低通态损耗，提高效率，故V5～V9为MOSFET(C5～c9为结电容)。cn，％为储能电容，cc为箝位电容，Tr为高频隔离变压器，￡，为变压器折算到初级的漏电感。为便于叙述，该拓扑左侧称为Buck全桥侧，右侧称为Boost全桥侧。图1双向全桥DC／DC变换器拓扑Fig．1Topologyo