高效率双向buck／boost变换器的研究

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1、第47卷第4期电力电子技术Vo1．47，No．42013年4月PowerElectronicsApril2013高效率双向Buck／Boost变换器的研究李双刚，张方华，刘硕，王长宝(1．南京航空航天大学，江苏省新能源发电与电能变换重点实验室，江苏南京210016；2．国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京210061)摘要：介绍了一种用于充放电电机的交错并联双向DC／DC变换器，围绕系统效率的提高，进行了优化。首先对变换器的电感进行了优化。提高了单台变换器效率。在此基础上，利用充放电电流与效率的关系曲线，采用了不同输出功率下．控制不同数量并联模块同时运行的切相控制方案，

2、扩展了系统的高效率运行区间；最后，制作了一台9kW实验样机进行实验，结果表明，该方案可有效提高变换器效率，在宽负载范围内效率达98％以上。关键词：变换器；双向；充放电；切相中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)04—0073—03StudyofHighEficiencyBi-directionalBuck／BoostConverterLIShuang—gang，ZHANGFang—hua，LIUShuo，WANGChang—bao(1．JiangsuKeyLaboratoryofNewEnergyGenerationandPower

3、Conversion，NanjingUnwemityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Thispaperintroducesadesignofthebi—directionalDC／DCconverterusedforcharginganddischargingmachineandinordertoimproveitseficiency，theconverterisoptimized．Firstly，itoptimisesinductanceofthecon—veriertoimprov

4、etheeficiencyofthesinglemodule．Onthisbasis，accordingtothecurvesoftherelationshipbetweentheeficiencyandthecharginganddischargingcurrents，itusesaphase-dropcontrolschemecontrollingdiferentnumberofparallelmodulesrunningsimultaneouslyunderdiferentoutputpower，SOitexpansestheeficiencyofthesyst

5、em．Atlast，aprototypeofa9kWmachinehasbeenbuih．TheexperimentalresultsshowthattheschemeCanef-fectivelyimprovetheeficiencyoftheconverterandtheeficiencyisupto98％inawideloadrange．Keywords：converter；bi-directional；charginganddischarging；phase—dropFoundationProject：SupportedbyNationalHigh-techR

6、esearchandDevelopmentProjects(863)(No．2011AA11A249)1引言2电路拓扑及工作原理充放电电机可对电动汽车进行快速充电．且交错并联技术是指将n个变换器并联．开关可将电网多余电量储存起来，在电网负荷增加时频率相同且各相支路主开关管导通时刻相位依次回馈电网，提高能源利用率。为进一步提高效率，相差2~rln角度。若开关频率为，则总电感电流这里对充放电电机中双向DC／DC变换器进行优纹波频率为。这里根据输出电流大小选择三相化[1_。此外，传统变换器通常根据满载时最大效交错并联双向Buck／Boost变换器并联．其主电路率来设计，但变

7、换器通常并不工作在满载状态，从拓扑如图l所示。各相支路间驱动依次间隔而轻载时效率较低[31。对于多相并联电路．其开关120o，同时各支路上下开关管采用互补驱动方式，器件增多，在负载较轻时，开关损耗占很大比例，即当上管作为主开关管时，下管作为同步整流管，轻载效率较低。为减小开关损耗，可在负载较轻时从而可减小续流导通损耗采用切相技术[41，使宽负载范围内都有较高效率。这里将切相技术应用于双向变换器。对切相过程中电感电流的冲击产生原因进行具体分析．并给出解决方案。实验样机验证了方案的可行性。-匿基金项目：国家高技术研究发展计划(863)(2011AAllA