双向DCDC变换器电路拓扑的现状ppt课件.ppt

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1、双向DC/DC变换器电路拓扑的现状报告人:郎堃指导教师:林维明教授报告时间：2008年11月17日中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会一、研究背景双向DC/DC变换器(BidirectionalDC/DCconverters)是一种能够根据需要调节能量双向传输的直流变换器。应用领域航空航天电源系统舰载电源蓄电池储能直流电机驱动系统直流不停电电源系统电动汽车等车载电源混合能源动力汽车等特点使用同一个变换器来实现能量的双向传输所用器件数目少可高效进行双向功率变换的切换高转换效率、高功率密度、动态性能好、体积小、成本低在低压大电流场合，同步整流工作方式可降

2、低通态损耗二、双向DC/DC变换器的分类及比较2.1四种典型的非隔离双向DC/DC变换器拓扑四种典型的非隔离电路拓扑:双向Buck/Boost变换器双向半桥变换器双向Cuk变换器双向SEPIC变换器2.1四种典型的非隔离双向DC/DC变换器拓扑图1双向Buck/Boost变换器图2双向半桥变换器图3双向Cuk变换器图4双向SEPIC变换器图1双向Buck/Boost变换器图2双向半桥变换器图3双向Cuk变换器图4双向SEPIC变换器分析与比较表2-1四种变换器电路中元器件承受的电压应力传递电容电压额定值VcMOS管电压额定值Vs二极管电压额定值Vd双向Buc

3、k/Boost变换器——Vi+VoVi+Vo双向半桥变换器——VoVo双向Cuk变换器Vi+VoVi+VoVi+Vo双向SEPIC变换器ViVi+VoVi+Vo分析与比较可以看出：双向Buck/Boost变换器和双向半桥变换器与双向Cuk变换器和双向SEPIC变换器相比可以节省一个大容量高额定电压的传递电容。此外，在四种变换器中，双向半桥变换器的开关元件和二极管的电压应力最小。因此在相同的条件下，双向半桥变换器可以选择电压额定值较小的器件。经过比较可以看出，双向半桥变换器较其他的变换器具有以下的优点：1、开关元件和二极管的电流应力最小；2、开关元件和二极管的

4、电压应力最小；3、利用电感传递能量，可节省一只大容量的传递电容；4、有源元器件的导通损耗最小，较其它变换器的效率更高。分析与比较2.2隔离式双向DC/DC变换器反激式(Flyback)正激式(Forward)推挽式(Push-pull)桥式(Bridge)其它其中最典型的是应用于大功率场合的全桥双向DC/DC变换器，如图5所示。特点：功率器件的电流/电压应力小同样容量的器件传输的功率更大开关管和变压器的利用率高图5全桥双向DC/DC变换器拓扑2.2隔离式双向DC/DC变换器图5全桥双向DC/DC变换器拓扑2.3几种改进的双向DC/DC变换器拓扑几种改进的隔离

5、型双向DC/DC变换器拓扑如下：A）双反激拓扑：特点：结构简单成本低适合于小功率场合的应用图6双反激双向DC/DC变换器拓扑图6双反激双向DC/DC变换器拓扑B）双推挽拓扑：特点：传输功率较大变压器漏感会引起大电压尖峰开关管工作条件恶劣结构简单适合中低压应用场合图7双推挽双向DC/DC变换器拓扑2.3几种改进的双向DC/DC变换器拓扑图7双推挽双向DC/DC变换器拓扑C）双半桥拓扑：特点：适用于输入电压比较高的场合，输入变压器无中心抽头，加工比较简单。对支撑电容的要求高，并且传递同样的功率时，要求功率器件的电流容量大，适合中功率高压场合的应用。图8双半桥双向

6、DC/DC变换器拓扑2.3几种改进的双向DC/DC变换器拓扑图8双半桥双向DC/DC变换器拓扑三、几种新型拓扑的分析传统的双向DC/DC变换器拓扑大多是全桥、半桥、推挽及反激结构的简单组合。随着近几年对双向DC/DC变换器研究的不断深入，这些传统拓扑已经不能完全满足研究上的需要，因而一些新拓扑结构的提出显得尤为重要。下面对几种新的双向DC/DC变换器拓扑进行的简要分析。优点：利用谐振技术实现了开关器件的软通断由于设计上的优化，实现用较少的器件使其工作在较大功率的应用场合不足之处：在于所用器件相对较多，如在电路中使用了多达3个电感，使得电路的整体体积变大，功率

7、密度降低图9一种隔离型双向DC/DC变换器拓扑3.1一种隔离型双向DC/DC变换器拓扑3.1一种隔离型双向DC/DC变换器拓扑图9一种隔离型双向DC/DC变换器拓扑优点：输入级采用半桥式结构，适用于输入电压比较高的场合推挽侧应用了同步整流技术，导通损耗和电压/电流浪涌得以减小缺点：为实现软开关而引入了缓冲电容，会引起寄生震荡图10全桥-推挽双向DC/DC变换器3.2全桥-推挽双向DC/DC变换器3.2全桥-推挽双向DC/DC变换器图10全桥-推挽双向DC/DC变换器3.3多相同步BuckDC/DC变换器图13多相同步BuckDC/DC变换器图1416相贴装功

8、率级优点：利用波形交错技术有效抑制了谐波，减小了滤波