用于电动汽车的双向交错式DC_DC变换器的设计

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1、第44卷第9期电力电子技术Vol.44，No.92010年9月PowerElectronicsSeptember2010用于电动汽车的双向交错式DC/DC变换器的设计封焯文，粟梅，孙尧，王辉（中南大学，湖南长沙410083）摘要：针对燃料电池动态响应上的不足和燃料电池电动汽车对低压大电流DC/DC变换器的特性需求，选择了一种双向交错并联DC/DC变换器拓扑，其使用的交错技术能以较低的开关频率实现高频输出电压波动，具有纹波互消、相间分流等优点。分析了双向交错并联DC/DC变换器的电流和电压纹波，阐述了关键元件的参数和控制器的设计，研制了500W双向交错并联DC/DC变换器样机，实验

2、结果表明系统具有良好的静动态性能和较高的功率密度。关键词：变换器；电动汽车；低压大电流；双向交错变换器中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000-100X（2010）09-0016-02ABidirectionalInterleavedDC/DCConverterforElectricVehicleApplicationsFENGZhuo鄄wen，SUMei，SUNYao，WANGHui（CentralSouthUniversity，Changsha410083，China）Abstract：Fuelcellisknownasaapplicationwithslowdy

3、namicresponse，inordertomeettherequirementsofDC/DCconvertersystembasedonfuelcellinelectricvehicle，atopologyforbidirectionalinterleavedDC/DCconverterisdis鄄cussed.Theinterleavingtechniquehasseveraladvantagessuchasthehighfrequencyoutputvoltageripplewithlowerswitchingfrequency，ripplecancellation，c

4、urrentdivisionbetweenthephases.TheanalysisoftheripplecurrentandripplevoltageofthebidirectionalinterleavedDC/DCconverterisgiven.Inaddition，thekeyparametersofthestructureandthecontrollerdesignofthebidirectionalDC/DCconverterarediscussed.Finally，theexperimentalresultsaregiventoverifythetheoretic

5、alanalysis.Theconvertershowsahighefficiencyinthestaticanddynamicperformanceandhighpowerdensity.Keywords：converter；electricvehicle；low鄄voltagehigh鄄current；bidirectionalinterleavedconverterFoundationProject：SupportedbyNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgram（863Program）ofChina（No.200

6、9AA05Z209）1引言2双向交错并联DC/DC变换器的设计在燃料电池电动汽车中，由于燃料电池动态响2.1主电路拓扑及工作原理应较慢，通常采用在燃料电池输出侧直接并联超级双向DC/DC变换器具有Boost和Buck两种工电容的方法，但该方法对电容的电压等级要求严格，作模式，可把电压较低的辅助储能端能量通过Boost超级电容的利用率也受到限制[1]。双向DC/DC变换变换成电压较高、稳定的直流电源，也可把较高电源器对超级电容充放电控制后与燃料电池并联使用可端多余的能量通过Buck回馈给较低电压的储能端。以提高系统的动态响应。在燃料电池电动汽车的应由于超级电容输出电压较低，同时为了

7、延长使用中，在低输入电压情况下实现高效率，同时兼顾功用寿命，要求输出电流纹波较小[3]，若采用传统双向率密度、电磁兼容性和成本成为一个新的挑战[2]。DC/DC电路，需使用大电感以减小纹波电流，但能结合燃料电池电动汽车和超级电容对DC/DC通过大电流的电感体积大、造价高，且会使系统动态变换器的性能要求，在此设计了一种适用于燃料电响应变慢。图1示出采用的双向交错并联DC/DC电池电动汽车的双向DC/DC变换器，通过控制双向路，采用交错并联的工作方式，可利用纹波互消原理DC/DC变换