二相交错并联双向DCDC变换器的研究

Buck 模式时波形如图 4、5 所示。
第2期
图 4 Buck 模式下 0＜D＜0.5 时工作波形
图 2 Boost 模式下 0＜D＜0.5 时工作波形
图 5 Buck 模式下 0.5＜D＜1 时工作波形
3 参数设计
图 3 Boost 模式下 0.5＜D＜1 时工作波形 由图 1 可知，当变换器工作在 Buck 模式时，其能量从 右侧 V2流向左侧 V1，此时 S2、S4参与工作，S1、S3停止工作， 与 S1、S3并联的二极管 D1、D3充当续流二极管，导通电路的 作用，具体见表 2。
双向 DC/DC 变换器向来都是电源设计的重要部分， 不仅在蓄电池方面起着重要作用，在航天电源、电动汽 车车载电源方面也起着不可替代的作用。近年来，双向 DC/DC 变换器备受关注，应用更加广泛，不单单是可以 将高压侧电压通过 DC/DC 转化为低压供给低压侧需求， 现已增添可以将低压侧低电压通过 DC/DC 变换器转化 为高压在高压侧存储起来。在功能方面实现双向的传 达，在能源方面起到节省作用。同时，可以收集低压侧， 以便于下次利用，清洁无污染。
L2
S4
L1
S3
D4
D3
S2
V1
C1
S1
D1
D2
C2
V2
图 1 二相交错并联双向 DC/DC 变换器
2 工作原理
由图 1 可知，当变换器工作在 Boost 模式时，其能量从 左侧 V1流向右侧 V2，此时 S1、S3参与工作，S2、S4停止工作，
收稿日期：2017-01-09 作者简介：唐刚（博士，教授，研究方向：电机 智能控制，微机控制技术、故障诊断等。
表 2 Buck 模式下能量流通情况
工作模式 开关管 S2 开关管 S4 续流管 D1 续流管 D3 电感 L1 电感 L2
1
导通 关断
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二相交错并联双向 DC/DC 变换器的研究
与 S2、S4并联的二极管 D2、D4充当续流二极管，导通电路的 作用，具体见表 1。
表 1 Boost 模式下能量流通情况
工作模式 开关管 S1 开关管 S3 续流管 D2 续流管 D2 电感 L1
1 双向 DC/DC 变换器主要电路拓扑
双向 DC/DC 变换器研究较多，截至目前，已经出现许 多关于 DC/DC 变换器的拓扑结构，如武林等［1］提出的一 种隔离式双向全桥 DC/DC 变换器的控制策略，杜少武 等［2］提出的一种新型双向 DC/DC 变换器的仿真研究，姚 道如［3］电动汽车用双向 DC/DC 变换器研究等，上述文献 中采用 DC/DC 变换器需要经过 DC-AC-DC 变换，中间需
总 605 期第 2 期 2017 年 2 月
河南科技 Henan Science and Technology
能源与化学
二相交错并联双向 DC/DC 变换器的研究
唐刚刘军
（上海电机学院电气学院，上海 201306）
摘 要：一般双向 DC/DC 变换器需要通过 DC/AC/DC 转换，不具备软开关技术，针对这一问题，设计一种二相
交错双向 DC/DC 变换器，结合 PWM 控制，实现零电压导通和零电流关断，通过 MATLAB/SIMULINK 仿真验证
其双向输出稳定性，具有快速响应的特点。
关键词：交错并联；双向；变换器
中图分类号：TN624
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2017）02-0131-03
Research on Two Phase Staggered Parallel Bi-directional DC/DC Converter
要添加变压器，首先将直流电逆变变换为交流电，经过隔 离变换器变压后，将交流电整流为直流电，中间添加隔离 变压器，存在能量损耗大、响应缓慢等问题，为此提出一 种新型二相交错并联双向 DC/DC 变换器，采用非隔离式， 将 2 个双向半桥 DC/DC 变换器并联得到，并联 2 个单元依 次交替相差 180°，导通时间相同，升压采用 Boost 变换，降 压采用 Buck 变换，整体拓扑结构如图 1 所示。
1
关断 导通 导通 导通 放电
2
关断 关断 导通 关断 放电
3
导通 导通 关断 关断 充电
4
导通 关断 关断 导通 充电
电感 L2 充电 放电 放电 充电
在实际工程中，对于开关管 S1、S3的导通时间占空比 D，分 2 种 情 况 出 现 ，即 0＜D＜0.5，0.5＜D＜1。 因 此 ， Boost 模式时波形如图 2、3 所示。
Tang Gang Liu Jun （School of Electrical Engineering，Shanghai Dianji University，Shanghai 201306）
Abstract: The general bidirectional DC/DC converter are approved by the DC/AC/DC conversion, it does not have soft switch technology. In order to solve this problem, a kind of two phase staggered bi-directional DC/DC converter was designed, and combined with PWM control, to achieve zero voltage conduction and zero current turn off. Through the MATLAB/SIMULINK simulation to verify its bidirectional output stability, it has the characteristics of quick re⁃ sponse. Keywords: staggered parallel；bidirectional；converter