基于tms320f2808的高效双向dc2fdc变换器

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1、广东丁业大学硕士学位论文电路、Sepic电路及由这些电路演变出来的双向变换拓扑阢H"1。+VHBoost／Buck双向Cuk双1向Sepic图1．1单向DC／DC变换器拓扑及其对应的双向变换器拓扑Fig．1-lDC／DCtopologyandbidirectionalDC／DCconversiontopology除上述的双向DC／DC变换器拓扑外，还有一些由基本的双向变换拓扑转换而来双向DC／DC变换器，如图1．2所示为Buck．Boost级联型双向DC／DC变换器。这种拓扑的变换器可以将VI的电压升高或降低，由于是对称的结构，所以两边图1-

2、2Buck．Boost级联型双向DC／DC变换拓扑．Fig．1-2Buck-BoostcascadebidirectionalDe／Deconversiontopology2第一章绪论均可作为输入或输出。在正向升压时，Sl保持开通，S2通过脉宽调制；降压时，S2保持判断，S1通过脉宽调制。在正向工作过程中S3、S4始终保持关断，而在反向工作时，则改为Sl、S2始终保持关断，S3、S4的工作状态与正向工作时S1、S2的工作状态一致。这种拓扑既可以实现能量的双向流动，又可以在任一方向实现电压的提升或降低，但其开关器件与二极管数量多，工作时电流要经

3、过两个器件，使得损耗变大【6】。’上述的双向DC／DC变换器均采用非隔离式拓扑，此外也有如反激式、正激式、推挽式、桥式及其他混合式隔离双向DC／DC变换器。如图1．3所示为反激式双向变换拓扑，其结构简单、瞬态响应良好且成本低，很适合小功率变换器【7】；而对于大功率的场合，则通常使用如图1．4所示的桥式双向变换拓扑，这类变换器的隔离变压器两端各有一个电压馈电式的全桥式变换单元，通过改变变换器中变换单元之间的驱动控制相位差来控制直流电源之间的能量流动。变换器可进行升降压变换，滤波元件少，是较为简单的一阶稳定系统，且其动态响应快【8J。图1．3反激

4、双向DC／DC变换拓扑Fig．1-3FlybackbidirectionalDC／DCconversiontopology图1-4移相全桥双向DC／DC变换拓扑Fig．1-4Phase-shittedfiJIl-bridgebidirectionalDC／DCconversiontopology广东工业大学硕士学位论文此外，还有一些混合隔离式的双向DC／DC变换器拓扑。图1．5为推挽／半桥式双向DC／DC变换器拓扑，其中隔离变压器的原边为半桥变换结构，副边为电流馈推挽变换结构，在正向工作时，S3、S4保持关断，两个二极管参与整流，原边按半桥单

5、向DC／DC变换器模式工作；反向工作模式时，S1、S2保持关断，副边四个二极管参与整流，原边按推挽式单向DC／DC变换器模式工作【9】。由于使用硬开关方式工作，且部分使用了推挽式变换拓扑，变压器漏感的存在要求开关器件要较大的电压应力。图1-5半桥／推挽型双向DC／DC变换拓扑Fig．1-5Half-bridge／Push—pullbidirectionalDC／DCconversiontopology近年，国内外对双向DC／DC变换器的研究逐渐增多，有有部分研究人员或机构也提出了一些新的拓扑，也有在现有的拓扑上进行改进，如美国阿灵顿的德克萨斯

6、大学电机工程系的WreiJiang及BabakFahimi提出的移相控制的多层次的双向DC／DC变换器，其主电路用了4个功率MOSFET管组成近似于半桥的拓扑，所用到的电容器件也较多；台湾国立云林科技大学电机工程系的B．R．LiIl等提出的非对称的脉冲宽度调制双向DC／DC变换器，其功率及效率均比较高，但由于其采用改进的半桥拓扑，使用了4个功率MOSFET、主功率变压器与滤波电感等器件，使其电路变得复杂，且软开的实现也需要通过严格的调整器件参数；罗马尼亚布拉索夫大学的loanMatlac和Lucianlulian提出的双全桥非隔离式的双向变换

7、拓扑，一个DC／DC变换器使用了8个开关器件，虽然实现了软开关，但由于器件众多，通常用于大功率场合；英国剑桥大学机电工程系的A．D．Swingler等提出的带功率变压器的新型拓扑；2008年，弗吉尼亚理工学院和州立大学的未来能源电子中心的余文松等人研制出了基于TMS320F2808的双向DC／DC变换器，4第一章绪论采用准方波零电压软开关技术并对电路作了其他的改进，其效率极高，在满载(100kW)时，效率达到98％，而且具有极高的功率密度【10】。由此可见，各国对DC／DC变换器的研究仍在继续。为了缩小双向DC／DC变换器的体积和重量，提高其

8、功率密度和动态性能，双向DC／DC变换器正向高频化方向发展，而高频化必然要解决好开关损耗问题。因此，近年来国际上在双向DC／DC变换器方面的研究重点主要集中在高频化