基于耦合電感的新型軟開關(guān)雙向變換器研究.pdf

1、雙向DC-DC變換器需求日益增多，主要有電動汽車、不間斷電源(UPS)和航空電源系統(tǒng)、太陽能供電系統(tǒng)等應(yīng)用場合。由于對能量雙向傳輸?shù)男枨笫沟么蠊β省⒏吖β拭芏入p向DC-DC變換器成為研究熱點。傳統(tǒng)的雙向DC-DC變換器只適用于中小功率場合，應(yīng)用在大功率系統(tǒng)會出現(xiàn)開關(guān)管電壓應(yīng)力大，開關(guān)損耗嚴(yán)重。此背景下，急切要求雙向DC-DC變換器有較高的電壓增益和較小的開關(guān)電壓應(yīng)力，以適應(yīng)發(fā)展需要。
　　本文首先研究了雙向變換器的原理和應(yīng)用、雙向

2、變換器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及采用軟開關(guān)技術(shù)的雙向變換器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。分析了雙向變換器存在的輸出電壓增益偏小及電壓應(yīng)力大的問題。
　　為了有效解決這個實際問題，本文提出了一種基于耦合電感的新型雙向變換器，本變換器用耦合電感取代了傳統(tǒng)隔離型升壓電路的變壓器，減小了變換器的體積，獲得高輸出電壓的同時降低開關(guān)管電壓應(yīng)力。分析了新型雙向變換器的工作原理，對其工作模式進(jìn)行數(shù)學(xué)解析，推導(dǎo)出其輸出電壓增益與主開關(guān)管電壓應(yīng)力關(guān)系式，利用仿真實驗驗證了

3、其有效性。并且提出了幾種基于耦合電感的雙向變換器的其他變型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　為了減小變換器開關(guān)損耗，在上述電路基礎(chǔ)上引入了一個有源箝位軟開關(guān)單元，提出了一種基于耦合電感零電壓軟開關(guān)雙向DC-DC變換器。分析了變換器的工作原理，并對其工作模式進(jìn)行數(shù)學(xué)解析，推導(dǎo)出各模態(tài)下動態(tài)表達(dá)式;推導(dǎo)了軟開關(guān)產(chǎn)生條件，計算出各模式下的電流電壓應(yīng)力，對其進(jìn)行參數(shù)設(shè)計;應(yīng)用MATLAB仿真軟件對變換器進(jìn)行了不同負(fù)載，不同占空比下的仿真，仿真結(jié)果證實了該變