雙向諧振型DC-DC變換器的研究.pdf

1、為了應對能源枯竭、環(huán)境惡化等日益嚴重的問題，如何合理、有效的利用能源越來越受到人們的關注。在太陽能、風能、燃料電池等新能源發(fā)電系統(tǒng)中，需要使用儲能系統(tǒng)通過雙向DC/DC變換器來應對新能源發(fā)電的間歇性問題。在電動汽車、混合動力車等其他應用場合，同樣需要用到雙向DC/DC。由于雙向DC/DC變換器能夠調節(jié)功率、提供穩(wěn)定的供電，因此對于高效率、高可靠性、高功率密度的雙向DC/DC變換器的研究已成為近年來的研究熱點之一。
　　雙向DC/D

2、C變換器具有多種拓撲，根據拓撲結構可以分為非隔離型雙向DC/DC變換器和隔離型雙向DC/DC變換器。在隔離型雙向DC/DC變換器中，雙向移相全橋變換器由于拓撲結構簡單、控制方法易于實現(xiàn)，以及具有高功率密度、易于實現(xiàn)軟開關等特點，應用最為廣泛。但此類拓撲仍然存在軟開關范圍較窄、循環(huán)能量較高、關斷損耗較大等問題，從而影響了變換器效率。由于諧振型DC/DC變換器能夠實現(xiàn)零電壓開通和零電流關斷，因此具有很高的效率。本文以LLC諧振變換器為基礎，

3、對其在能量雙向流動場合中的應用進行了研究。
　　文章首先提出了一種雙向全橋LLC諧振變換器，并采用兩種不同的控制方法對變換器進行控制。第一種方法是變壓器原邊、副邊開關管驅動信號同步，且脈沖寬度相同的控制方法，其控制方法簡單、直觀，變換器可以實現(xiàn)零電壓開通(ZVS)，因此具有較高的效率。但由于能量雙向流動時的工作特性與傳統(tǒng)單向LLC諧振變換器存在差異，使變換器失去零電流關斷(ZCS)的特性，因此變換器存在一定的循環(huán)能量，輸出電壓增益

4、也會受到限制，增益范圍較窄。
　　在第二種控制方法中，雙向全橋LLC諧振變換器原邊、副邊的開關管采用同步非等寬的控制策略，使變換器同時實現(xiàn)ZVS和ZCS。變換器同時具有升壓模式和降壓模式，電壓增益范圍較第一種方法更寬。在該控制方法中，開關頻率始終小于或等于諧振頻率，因此開關損耗也可以得到降低。除此之外，當變換器雙向工作時，可以自動在正向工作模式和反向工作模式之間進行切換，因此適合應用于儲能系統(tǒng)中。
　　為進一步擴大雙向LLC

5、諧振變換器的輸出電壓增益范圍，并保持高效率的特性，文章提出了一種復合橋式結構的雙向三電平LLC諧振變換器。該雙向三電平LLC諧振變換器開關頻率始終保持不變，通過脈沖寬度、幅度控制(PWAM)對輸出電壓進行調節(jié)，變換器始終能夠實現(xiàn)ZVS和ZCS。該雙向三電平LLC諧振變換器的正向工作和反向工作中分別具有三種不同的控制方法，文章介紹了三種控制方法對應的三種工作模式，并分析了在不同工作模式下的工作原理及電壓增益、軟開關等變換器特性。當變換器在

6、三種模式間進行切換時，輸出電壓增益可以連續(xù)、無縫的進行寬范圍的調節(jié)。
　　在分布式發(fā)電系統(tǒng)中，除了連接儲能元件的雙向DC/DC變換器外，同樣還需要有電源到負載的單向功率輸出電路，當兩部分電路獨立運行時，使用的器件較多、控制方案較為復雜。為減少器件使用、節(jié)約成本、提高功率密度，本文提出了一種新型的雙向三端口LLC諧振拓撲，將輸入電源、儲能單元及負載集成到一個變換器中。該雙向三端口LLC諧振變換器既可以調節(jié)功率，又能夠向負載傳輸能量。