用于电动汽车的交错并联软开关双向DC/DC变换器

双向DC/DC变换器作为电动汽车能量控制的关键性元件,是复合电源储能系统中不可或缺的重要部件之一.鉴于不同的双向DC/DC变换器拓扑结构的选择能够影响其成本的高低、性能的好坏,以电压、电流应力最小的双向半桥变换器为基础,采用不添增额外半导体器件的软开关技术,有效的减小器件的开关损耗,并选取两相交错式拓扑结构来弥补输出电压、电流纹波大的缺点.在双向DC/DC变换器中采用两个电流内环并共用一个电压外环的控制策略,通过仿真实验验证了该变换器能够实现对能量双向流动的稳定控制,具有零电压、零电流开关,输出电压、电流纹波小的优点.     

一种高效隔离的双向DC/DC变换器

面对全球环境急剧变化、能源紧张、节能减排压力的不断上升,具有效率高、体积小、动态性能好、成本低等优势的双向DC/DC变换器的技术需求日益增多.文章在分析传统隔离式双向DC/DC变换器各种拓扑的优缺点的基础上,提出了一种具有隔离、高效、高功率密度的LLC谐振式双向DC/DC变换器的对称拓扑结构.通过研究LLC谐振电路参数的计算方法,设计了300 W,336/24 V的双向DC/DC变换器样机模型,并在Cadence Pspice环境下,建立了相应的等效电路模型,从空载到满载全范围工作状态下,仿真实现了谐振侧开关管零电压开关(ZVS)和整流侧整流二极管零电流开关(ZCS),减小了损耗,提高了效率,降低了电磁干扰(EMI),验证了双向DC/DC变换器对称拓扑结构及其谐振电路参数计算方法的正确性.     

双向DC/DC变换器的设计

设计了一种可以完成能量双向流动的双向DC/DC变换器,通过D/A芯片控制开关电源芯片反馈端电阻的参考基准,实现开关电源输出电压线性可调,将该方法结合单片机程控,完成了双向DC/DC变换器的测试.实验结果证明,该方法可以实现能量双向流动,并且具有控制精度高、效率高的特点.     

半桥双向DC/DC变换统一控制分析与实现

以半桥DC/DC变换为核心电路,将Boost和Buck电路结合形成双向DC/DC变换器,实现电池的充放电功能。用TMS320F28335型号的DSP控制芯片产生互补PWM波,控制半桥电路中的开关管,实现同步整流。同时,通过霍尔采集电路采集DC/DC电路两端的电压和电流并送入DSP芯片做PI调节,从而控制PWM波的占空比,实现恒压充放电。通过MATLAB/Simulink仿真并搭建硬件平台,验证了该系统的可行性。     

一种新型双向DC/DC变换器增益分析

针对轨道交通节能改造的需求,为克服双向DC/DC变换器增益不高的缺点,提出了一种新型的双向DC/DC变换器拓扑,该变换器利用了一个耦合电感作为双向磁性开关来控制能量的储存和释放、提高变换器的增益.分析了影响该变换器增益的因素,推导了该变换器的增益公式,并通过Matlab仿真和制作一台50W的样机进行了原理验证,实验结果表明：变换器工作在Boost状态（功率25W）时增益达到8倍,Buck状态（功率42W）时为0.2倍的增益.因此该电路拓扑可应用于高增益的场合.     

交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器

为使双向DC/DC变换器以适合的电感值达到输入输出电流纹波小、输出电压纹波小的安全需求,提出一种交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器,该变换器适用于一些极端变换或者高电压变换的场合,如光伏发电系统、不间断电源和分布式发电等场合。详细叙述了该交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器的工作原理,分析了稳定状态下变换器的输出电压,电流纹波,输出电压纹波及开关管承受电压应力,并得到主要工作波形。波形图和分析结果表明,该变换器采用交错对称式电路结构,具有输入输出电流连续,输出电压纹波小,开关管电压应力低,输出电压范围大及输出三电平的优势。     

低压大电流DC/DC变换器的研究

在低压大电流DC/DC变换器的各种拓扑结构中,倍流整流结构有着良好的性能.在倍流整流结构中,由于滤波电感电流的相互抵消,而大大减小了输出电流纹波.基于同步整流电路的工作原理,利用闭环负反馈控制技术,采用损耗低的半桥倍流整流拓扑结构以及纹波消除技术设计一种低压大电流半桥倍流整流的DC/DC变换器.通过其工作原理的分析并利用Pspice仿真,验证了文中拓扑结构的高效性.     

燃料电池车用新型低纹波DC/DC变换器设计

为解决目前车用DC/DC变换器存在的输入电流纹波大会造成燃料电池耐久性严重下降的问题,提出一种新型低输入电流纹波的DC/DC变换器构型。该构型是在交错式Boost型电路的基础上引入输入滤波电感,具有有效降低DC/DC变换器的输入电流纹波的特点,但在对该结构进行综合分析过程中发现系统易发生振荡,因此对系统传递函数进行深入分析,提出了相应的控制模式,有效解决了系统的振荡问题。同时,通过仿真和实验对比了有无输入滤波电感的DC/DC变换器的输入电流纹波情况。实验结果表明:在DC/DC变换器的全部输出功率范围内,可以将其输入电流纹波系数控制在1%以内,保证了燃料电池的输出电流的平稳性,延长了燃料电池的使用寿命。     

基于DSP的能量回馈系统在电动汽车中的应用仿真

车辆驱动电机由电动状态突然转入制动状态时会有强大的冲击电流进入蓄电池,这种情况会对蓄电池造成极大伤害。为解决此类问题,设计了带有DC/DC变换器的再生制动能量回馈系统。系统以TI公司的TMS320 DSP作为硬件设计的处理器,主电路、控制电路、驱动电路以及检测电路等为外围电路,并以直流无刷电机(BLDCM)作为被控对象,搭建了电路仿真模型。仿真调试结果表明,将超级电容并联在电池两端共同作为储能元件,能够避免大电流对电池的冲击,延长其使用寿命;且汽车爬坡或突然加速时,该系统也能够及时做到动力补偿,满足动能需求。可见,该系统设计能够很好地回收制动能量。     

基于纯电动汽车的双输入双向DC/DC变换器设计

由于目前复合电源系统中只用一个单输入DC/DC变换器存在稳定性差,蓄电池使用寿命短的现象,而使用两个单输入DC/DC变换器又存在结构复杂、可靠性差的缺陷.因此设计了一种基于纯电动汽车的双输入双向DC/DC变换器,该变换器通过将蓄电池、超级电容作为双输入电源接入其中,使二者的输出电压更加稳定,有效地保护了蓄电池,延长了其使用寿命.同时,只使用一个DC/DC变换器使系统结构得到简化,提高了可靠性.对所提出的DC/DC变换器在纯电动汽车不同工况下的工作情况进行了分析,最后通过Matlab/Simulink进行了仿真验证,结果表明所提出的DC/DC变换器能够满足电动汽车的要求.     

一种新型单相高功率因数的蓄电池充放电装置的研究

设计了一种新型单相高功率因数的蓄电池充放电装置,该装置包括单相PWM整流器和双向DC/DC变换器两部分.单相PWM整流器采用基于dq坐标系的简化控制,并结合单相锁相环使充放电装置实现了网侧电流正弦化和单位功率因数充放电.双向DC/DC变换器不仅能实现装置中能量的双向流动,而且能对蓄电池进行恒流、恒压充电,恒流放电.实验结果验证了该装置的有效性.     

能量回收大功率DC/DC装置的主电路拓扑设计

针对某种型号的大功率电动汽车设计了一款能够实现软开关的多相交错的双向大功率DC/DC装置的主电路拓扑。设计中为了减小装置的体积以及提高装置的效率,使用了非隔离型的双向DC/DC主电路拓扑。为了减小主电路的输入输出电流纹波以及提高主电路拓扑的可靠性,使用了多个非隔离型的双向DC/DC主电路拓扑相并联。通过控制多相交错型拓扑结构中主功率开关管的导通和断开的时序实现了软开关技术,这样不仅降低了功率开关器件的功率损耗而且还减少了主电路本身对其它电路的干扰。最后,使用Matlab/Simulink仿真软件对所设计的主电路拓扑进行了仿真,验证了基于软开关的主电路拓扑的正确性。     

组合型DC/DC变换器控制策略研究

为了提高变换器输出功率,实现开关管的ZVS,根据两组以上变换器交错并联的电路拓扑,提出了一种带辅助网络的两路交错并联DC/DC变换器的控制策略.该控制策略可以实现变换器次级电压的交错,使得滞后桥臂利用另一全桥变换器产生的交错电流实现ZVS.最后运用Saber软件进行了仿真和实验,实验结果验证了该控制策略的正确性.这对大功率开关电源的研究具有实际指导意义.     

一种适合18脉波整流的新型DC/DC变换器

自耦变压器方式的18脉波整流电路采用多相整流技术来提高设备的功率等级、降低谐波,而利用移相自耦变压器可以降低整流器的体积、重量和成本,但不能实现电气隔离.为此,将多脉波整流技术与实现DC/DC变换器软开关相结合,提出了初级采取全桥移相控制策略、次级使用多相整流电路的新型DC/DC变换器电路结构,分析了工作原理和软开关情况,最后进行了仿真和实验.仿真和实验结果表明:理论分析是正确性的,该变换器能实现滞后桥臂开关管的零电压开通和零电流关断.     

降压型DC/DC(Buck)变换器性能的仿真研究

为了解决降压型DC/DC变换器的器件选择及参数的最优化设计问题,基于Buck变换器建立了一种数学模型,然后利用PSpice软件对其进行了仿真,并根据仿真结果研究了电路的暂、稳态过程及性能。结果表明:暂态阶段电流和功率较大,稳态输出电压的大小受到电路电感元件和负载阻抗等器件参数的控制。     

CLLC型三电平双向DC/DC变换器混合控制策略

CLLC型三电平双向DC/DC变换器采用变频移相混合控制策略。该控制策略结合变频控制与移相控制的优点,让变换器输出电压在宽泛范围内进行高效率的工作,且在不需要辅助电路下实现开关管和整流管的软开关。作者对CLLC型三电平双向DC/DC变换器变频、移相控制工作原理进行分析,分析软开关条件,计算工作区域,划分变频、移相工作范围,最后在MATLAB/Simulink平台上搭建仿真模型,仿真结果显示:输入电压范围宽,具有良好软开关特性。     

三重交错并联DC/DC变换器设计

DC/DC变换器是复合电源电动汽车的重要组成部分之一,为了提高DC/DC变换器的功率密度,DC/DC变换器正在向高频化发展,研究在单相DC/DC变换器的基础上,设计了一种三重交错并联DC/DC变换器,可以提高系统的开关频率、降低纹波电压,从而减小滤波器的体积、提高功率密度.最后通过Simulink进仿真分析,结果表明:三重交错并联DC/DC变换器的纹波电压明显小于单相DC/DC变换器,有利于功率密度的提高.     

基于电流反馈控制的 DC/DC 升压变换器

目的　克服非最小相位特性对控制器设计的影响.方法　将DC/DC升压变换器的输出电压控制问题转化为对电感电流的控制,并采用了串级结构的电压和电流控制器.控制器的外环采用PI控制算法,以电容电压为被控量;内环则采用非线性输出反馈控制算法,以电感电流为被控量.结果　DC/DC升压变换器的仿真结果表明,上述控制方案是可行的.结论　该种结构的控制器不但可使被控系统获得良好的动态特性,而且对负载电阻、电容、输入电压等参数变化有着很强的稳健性.     

微网储能系统三电平DC/DC变换器的研究

新型光伏三电平DC/DC变换器可以满足大功率快速充放电的要求,并且可以通过多机并联,以实现超大功率的充放电需求。在介绍光伏三电平DC/DC变换器拓扑结构及运行原理的基础上,针对三电平中点电压偏移的问题,提出了一种双闭环控制策略,最后通过MATLAB仿真软件进行验证,其结果证明,该控制方法可以有效地抑制其在充放电过程中中心点电压的偏移问题,并且该变换器能够实现能量的双向流动。     

燃料电池用新型高升压比DC/DC变换器

由于燃料电池发电系统的输出特性偏软,大功率DC/DC变换器是其必不可少的零部件之一。提出了一种新型高升压比的升降压DC/DC变换器,它由buck电路和一种多级自主升压boost电路组成。该变换器可在宽范围输入的条件下达到稳压输出,实现低占空比升压,降低了开关管的导通损耗,可有效提高效率。新型电路实际应用于自主研发的大功率单向DC/DC变换器中,取得了良好的效果。