双向DCDC变换器设计
双向DCDC变换器的研究
双向DCDC变换器的研究一、本文概述随着能源科技的不断进步和可再生能源的日益普及，电力电子技术在能源转换和管理中发挥着越来越重要的作用。
双向DC-DC变换器作为一种重要的电力电子设备，具有在宽范围内调节电压、实现能量的双向流动以及高效率的能量转换等特点，因此在电动汽车、储能系统、微电网等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在对双向DC-DC变换器进行深入研究，分析其工作原理、拓扑结构、控制策略以及优化方法，以期为该领域的发展提供理论支持和实践指导。
本文将介绍双向DC-DC变换器的基本概念和分类，阐述其在不同应用场景中的重要作用。
接着，将重点分析几种典型的双向DC-DC变换器拓扑结构，包括其工作原理、性能特点以及适用场景。
在此基础上，本文将探讨双向DC-DC变换器的控制策略，包括传统的控制方法和现代的控制算法，分析各自的优缺点，并提出改进和优化方法。
本文还将关注双向DC-DC变换器的效率优化问题，研究如何通过降低损耗、提高转换效率来实现更高效的能量转换。
还将探讨双向DC-DC 变换器在实际应用中面临的挑战和问题，如电磁干扰、热管理、可靠性等，并提出相应的解决方案。
本文将总结双向DC-DC变换器的研究现状和发展趋势，展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，期望能够为双向DC-DC变换器的设计、优化和应用提供有益的参考和启示。
二、双向DCDC变换器的基本原理与结构双向DC-DC变换器，又称为双向直流转换器或可逆DC-DC变换器，是一种特殊的电力电子装置，它能够在两个方向上进行电压和电流的转换。
这种转换器不仅可以像传统的DC-DC变换器那样将一个直流电压转换为另一个直流电压，而且还可以在两个方向上进行这种转换，即既可以实现升压也可以实现降压。
双向DC-DC变换器的基本原理基于电力电子转换技术，主要利用开关管和相应的控制策略，实现电源和负载之间的能量转换。
其核心部分包括开关管、滤波器、变压器以及相应的控制电路。
《2024年基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》范文
《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展，DC-DC变换器在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
其中，基于LLC（L-C-C）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其高效率、低电压电流应力、软开关等优点，在新能源汽车、可再生能源系统、储能系统等领域得到了广泛应用。
本文旨在研究基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的工作原理、设计方法及性能分析。
二、LLC谐振的基本原理LLC谐振变换器是一种采用电感（L）、电容（C）和电容（C）谐振的DC-DC变换器。
其基本原理是利用谐振电路中的电感和电容进行能量传递，通过调节谐振频率和输入电压来实现输出电压的稳定。
在LLC谐振变换器中，全桥电路用于实现能量的双向传递。
三、双向全桥DC-DC变换器的设计3.1 拓扑结构双向全桥DC-DC变换器主要由两个全桥电路、谐振电感、谐振电容以及整流电路等部分组成。
其中，两个全桥电路分别负责能量的输入和输出，通过控制开关管的通断来实现能量的传递。
3.2 设计步骤设计双向全桥DC-DC变换器时，首先需要根据应用需求确定输入输出电压范围、功率等级等参数。
然后，根据参数选择合适的电感、电容等元件，并确定谐振频率。
接着，设计全桥电路的开关管和控制策略，以保证能量的高效传递。
最后，进行仿真和实验验证，对设计进行优化。
四、性能分析4.1 效率分析LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有高效率的特点。
在谐振状态下，开关管的电压电流应力较低，损耗较小。
此外，软开关技术进一步降低了开关损耗，提高了整体效率。
4.2 稳定性分析该变换器具有较好的输入输出电压稳定性。
通过调节谐振频率和输入电压，可以实现输出电压的快速调整和稳定。
此外，双向全桥电路的设计使得能量可以在两个方向传递，提高了系统的灵活性和可靠性。
五、实验验证及结果分析为了验证基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的性能，我们搭建了实验平台并进行了一系列实验。
双向DCDC变换器的控制模型
频域分析法是通过分析系统的频率特性来评估其稳定性的方法。对于双向 DCDC变换器，可以通过绘制系统的频率响应曲线来分析其稳定性。在频域分析中， 可以通过调整系统的开环传递函数来改变系统的频率响应曲线，从而优化系统的 稳定性。
控制优化
在实际应用中，可以根据实验数据对双向DCDC变换器的控制模型进行优化， 以实现更好的控制效果。下面将介绍几种常见的优化方法。
参考内容
随着电力电子技术的发展，直流电源在各种电子设备和电动车辆等领域的应 用越来越广泛。而软开关双向DCDC变换器作为一种高效、可靠的直流电源变换器， 也受到了越来越多的。本次演示将介绍软开关双向DCDC变换器的控制模型。
一、软开关技术
软开关技术是指在开关过程中，通过控制电压、电流或相位等参数，使开关 的损耗减小、噪声降低、电磁干扰减少，从而提高电源的效率和使用寿命。软开 关技术是实现高效率、高可靠性电源的关键技术之一。
3、控制算法的实现
控制算法是双向DCDC变换器控制模型的核心，用于实现系统的闭环控制。常 见的控制算法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。在实现控制算法时， 需要综合考虑系统的性能要求、控制精度、响应速度等因素，并根据实际情况进 行调整和优化。
稳定性分析
稳定性是双向DCDC变换器的重要性能指标之一。为了确保系统的稳定性，需 要对控制模型进行稳定性分析。稳定性分析可以通过时域分析法和频域分析法等 方法进行。
1、参数调整
可以根据实验数据调整控制模型的参数，如PID控制中的比例、积分和微分 系数等，以优化系统的控制效果。此外，还可以调整滤波器的电阻和电容等参数， 以优化系统的响据实际应用场景选择不同的控制策略，以满足不同的性能要求。例如， 在分布式电源系统中，可以选择功率因数控制策略来提高系统的功率因数；在电 动汽车中，可以选择能量管理策略来提高整车的续航里程和动力性能。
双向DC-DC变换器设计技术研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ ｉｓ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ＤＣ－ＤＣ ｃｏｎｖｅｎｅｒ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ａｔ ｆｉｒｓｔ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｓｏｍｅ ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ＤＣ－ＤＣ ｃｏｎｖｅｎｅｒ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ
ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｂｕｃｋ－ｂｏｏｓｔ ＤＣ－ＤＣ ｃｏｎｖｅｎｅｒ，Ｉ ｓｐｒｅａｄ ａ ｓｅｒｉｏｕｓ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈｓ ｏｎ ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．
器，通过反并联的方式，然后切换这两个单元的能量的流动方向，完成能量的双向流动
【６Ｊ。如图１．１（ｂ）。但是，实质上这样也不能达到能量双向流动的目的，本质也是能量
的单向流动，并且也不能满足小体积的要求。理论上，如果要让能量实现双向流动，可
以加上合理的控制方法，把单向ＤＣ－ＤＣ变换器中的单向开关和二极管改为双向变换开
ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔ１１ｉｓ ｐａｐｅｒ，Ｉ ｃｈｏｏｓｅ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｂｕｃｋ－ｂｏｏｓｔ ＤＣ－ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｓ ｍａｉｎ ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ ａｎｙｌｉｓｅ ｉｔｓ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｓｉｇｎａｌ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｃｏｎｖｅｎｅｒ，Ｉ ｃｏｎｆｉｒｍ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ａｎｄ ａｎｙｌｉｓｅ ｉｔｓ ｏｐｅｎ—ｌｏｏｐ
１．２．１双向ＤＣ－ＤＣ变换器的建模方法
锂电池化成用双向DC—DC变换器设计
Ｚｈ ａ ｎｇ Ｂｉ ｎ， Ｌｉ Ｈｏ ｎ ｇ （ Ｆ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ， Ｎｉ ｎ ｇ ｂ ｏ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ， Ｎｉ ｎ ｇ ｂ ｏ ３ １ ５ ２１ １， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
Ｈａ ｒ ｄ ｗａｒ ｅ ａｎ ｄ Ａｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
锂 电池化成 用 双 向 ＤＣ — Ｄ Ｃ变换器 设 计
张 斌， 李 宏 （ 宁波大学 信息科学与工程学院， 浙江 宁波 ３ １ ５ ２ １ １ ）
摘 要 ： 针 对 锂 电 池 化 成 过 程 中 采 用 电 阻 放 电 带 来 的 大 量 能 量 浪 费 现 象 。设 计 了 一 个 双 向 ＤＣ— Ｄ Ｃ 变换 器 ， 可 以 实现 化 成 放 电 能 量 的 高 效 回 收 。该 变 换 器 以 Ｂ ｕ ｃ ｋ ／ Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ双 向 Ｄ Ｃ— Ｄ Ｃ 变 换 器 作 为 主 电
ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｌ ｉ ｔ ｈ ｉ ｕ ｍ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｙ ，ｐ ｒ ｏ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｇ ｏ ｏ ｄ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ．
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双向dcdc变换器设计的任务书
双向dcdc变换器设计的任务书任务书标题：双向 DC-DC 变换器设计1. 问题描述：在电力系统中，双向 DC-DC 变换器广泛应用于能量转换和电力的双向传输。
本项目旨在设计一个双向 DC-DC 变换器，实现直流能量的传输和转换。
2. 目标：设计一个工作稳定、高效和可靠的双向 DC-DC 变换器，满足以下要求：a) 能够在输入和输出电压不同的情况下实现双向能量传输；b) 输入电压范围：12V - 24V；c) 输出电压范围：5V - 15V；d) 输出电流范围：0-5A；e) 效率大于90%；f) 稳压精度：小于1%。
3. 设计要求：a) 选择合适的拓扑结构，如反激拓扑、升压降压拓扑等；b) 综合考虑功率器件的选择，如 MOSFET、IGBT 等；c) 考虑电路的控制方式，如电流控制、电压控制等；d) 考虑保护电路设计，如过流保护、过温保护等；e) 进行稳压控制设计，确保输出电压稳定在指定范围内。
4. 设计步骤：a) 进行理论分析，选择合适的拓扑结构和控制策略；b) 进行电路参数计算和选择器件；c) 进行电路原理图设计和 PCB 布局设计；d) 进行模拟仿真，验证设计的性能指标；e) 进行实际电路搭建和调试；f) 进行实验测试，验证设计结果；g) 进行设计总结和改进。
5. 设计工具：a) 仿真工具：如 LTSpice、PSIM 等；b) CAD 工具：如 Altium Designer、Eagle 等。
6. 时间安排：a) 理论分析和参数计算：1周；b) 电路设计和仿真：2周；c) 实际电路搭建和调试：2周；d) 实验测试和设计总结：1周。
7. 成果要求：a) 设计报告，包括理论分析、仿真结果、实验结果、总结和改进；b) 电路原理图和 PCB 布局图；c) 仿真和实验数据。
注：本任务书仅为一个示例，请根据具体情况进行修改和调整。
双向全桥dc-dc变换器建模与调制方法的研究
双向全桥dc-dc变换器建模与调制方法的研究全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：双向全桥DC-DC变换器是一种常见的功率电子拓扑结构，广泛应用于电力系统中的直流电-直流电转换。
它能实现双向能量流传输，具有高效率、高稳定性和快速响应的特点。
但是在实际应用中，由于电力系统的复杂性和双向全桥DC-DC变换器自身的非线性特性，其建模和调制方法一直是一个研究热点和挑战。
一、双向全桥DC-DC变换器的基本原理与结构双向全桥DC-DC变换器是由两个全桥逆变器和一个LC滤波器组成的，其基本结构如下图所示。
通过控制全桥逆变器的开关器件，可以实现能量的双向传输。
当需要从直流侧向交流负载供电时，将控制信号输入到逆变器，逆变器将直流电压转换成交流电压，并通过滤波器输出给负载；当需要将交流负载中的能量反馈到直流侧时，同样可以通过逆变器将交流电压转换成直流电压，再通过滤波器输出给直流侧。
1. 传统建模方法双向全桥DC-DC变换器的建模方法可以分为传统方法和基于深度学习的方法。
传统方法主要是基于电路方程的数学模型，包括控制部分和电气部分两个子系统。
电气部分的建模可以采用平均值模型、时域模型或频域模型等不同方法。
这些模型通常是基于理想元件和理想环境下的假设条件，不能完全准确地描述实际工作状况。
2. 深度学习建模方法近年来，随着深度学习技术的发展，基于深度学习的建模方法逐渐受到关注。
深度学习可以通过大量数据的学习和训练，构建出更为复杂和精确的模型，能够更好地拟合实际工作状况。
对于双向全桥DC-DC变换器建模而言，深度学习方法可以更好地处理其非线性特性和复杂动态响应，提高建模的准确性和适用性。
传统的双向全桥DC-DC变换器调制方法主要包括PWM调制和谐波消除调制。
PWM调制是通过调节逆变器的开关器件的占空比，控制输出波形的幅值和频率；谐波消除调制则是通过消除输出波形中的谐波成分，提高输出波形的质量。
基于深度学习的调制方法可以进一步提高双向全桥DC-DC变换器的调制精度和性能。
双向DCDC变换器的控制方法研究与设计
双向DCDC变换器的控制方法研究与设计双向DCDC变换器是一种能够在不同电压和电流之间进行双向转换的电力转换设备。
它在许多领域中得到广泛应用，如电动汽车、太阳能发电系统和电池能量管理系统等。
为了实现对双向DCDC变换器的有效控制，需要研究和设计合适的控制方法。
在研究和设计双向DCDC变换器的控制方法时，首先需要考虑的是它的工作原理。
双向DCDC变换器由两个单向DCDC变换器组成，一个用于升压（Boost）转换，一个用于降压（Buck）转换。
在升压模式下，输入电压较低，输出电压较高；在降压模式下，输入电压较高，输出电压较低。
因此，要实现双向转换，需要控制两个单向DCDC变换器之间的电流和电压。
一种常用的双向DCDC变换器控制方法是电流控制。
在这种方法中，通过测量输入和输出电流，使用比例积分控制器来调节开关管的占空比，以达到要求的电流转换。
通过控制占空比，可以实现高效率和稳定性的电流转换。
然而，电流控制方法在输入和输出电压之间提供有限的控制灵活性。
另一种常用的双向DCDC变换器控制方法是电压控制。
在这种方法中，通过测量输入和输出电压，使用比例积分控制器来调节开关管的占空比，以达到要求的电压转换。
通过控制占空比，可以实现稳定和精确的电压转换。
电压控制方法在输入和输出电压之间提供更大的控制灵活性，并能够适应不同负载条件下的电压要求。
除了上述的电流控制和电压控制方法，还可以使用模型预测控制（MPC）方法来控制双向DCDC变换器。
MPC方法基于数学模型，并使用未来的状态和输入信息来优化控制性能。
通过优化控制输入，可以实现更好的响应速度和稳定性。
然而，MPC方法需要较高的计算量和较长的计算时间，因此需要高性能的控制器。
在设计双向DCDC变换器的控制方法时，还需要考虑到其保护功能。
例如，过流保护可以通过监测输入和输出电流来实现，一旦电流超过设定值，控制器将采取相应的措施，如降低开关频率或切断电源。
过压和过温保护等功能也可以通过类似的方法来实现。
双向DCDC变换器的控制方法研究与设计
双向DCDC变换器的控制方法研究与设计双向DC-DC变换器（BDC）是一种能够将直流电能在两个方向上进行转换和传输的电力转换装置。
它可以将能量从一个电源送到另一个负载，同时还可以将能量反向传输。
因此，BDC在可再生能源系统、电动汽车和电网储能等领域具有广泛的应用前景。
BDC的控制方法研究与设计是实现高效能量转换和稳定输出的关键。
以下是一个基于脉宽调制（PWM）技术的BDC控制方法的研究与设计过程。
1.建立数学模型：根据BDC的电路结构，可以建立数学模型来描述其电压与电流之间的关系。
通过建立这个模型，可以分析系统的动态特性和稳态性能。
2.控制策略选择：根据应用需求和系统要求，选择适当的控制策略。
常见的控制策略包括PID控制、模糊控制和模型预测控制等。
需要考虑的因素包括系统的响应速度、稳态误差和鲁棒性等。
3.控制器设计：设计适当的控制器来实现所选控制策略。
控制器的作用是根据输出和参考输入之间的差异来调节脉宽调制信号，控制BDC的开关器件的开关状态。
常见的控制器包括比例控制器、积分控制器和微分控制器等，可以根据特定要求设计组合控制器。
4. 控制系统仿真：利用Matlab/Simulink等软件，将前面设计的数学模型和控制器进行仿真。
通过输入不同的电压、电流和负载条件，观察系统的响应和稳态性能。
根据仿真结果，优化控制器参数，满足设计要求。
5.硬件实现：根据仿真结果和优化的控制器参数，进行硬件实现。
选择适当的开关器件、电感和电容等元器件，设计BDC的电路。
由于BDC涉及高频开关和高电压等特殊要求，需要注意电路设计的可靠性和安全性。
6.实验验证：将设计的BDC系统进行实验验证。
输入不同的电压和负载条件，测试系统的响应和稳态性能。
根据实验结果，调整控制器参数和系统参数，进一步优化设计。
综上所述，双向DC-DC变换器的控制方法研究与设计是一个复杂的工程过程。
通过建立数学模型、选择适当的控制策略、设计控制器、进行仿真和实验验证，可以实现高效能量转换和稳定输出的目标。
双向DCDC变换器设计
双向DCDC变换器设计双向直流-直流（DC-DC）变换器是一种电力电子设备，能够实现两个不同电压等效电路之间的能量转换和传输。
这种变换器常用于电池系统、节能转换系统和电网隔离系统等应用中。
本文将介绍双向DC-DC变换器的设计原理、工作原理和性能评估。
一、设计原理双向DC-DC变换器可以分为两个部分：升压变换器和降压变换器。
升压变换器将低电压输入提升为较高电压输出，而降压变换器则将高电压输入降压为较低电压输出。
这两个变换器可以通过一个可调节的开关来实现输出电压的控制。
在实际应用中，通过PWM（脉宽调制）技术来控制开关的导通时间，从而实现输出电压的调节。
二、工作原理双向DC-DC变换器的工作原理如下：1.当升压变换器开关导通时，输入电压经过电感储能，同时输出电容储能开始将能量传递到输出端。
2.当升压变换器开关断开时，储能元件的电感和电容开始释放储存的能量，使输出电压保持稳定。
3.当降压变换器开关导通时，输入电压先通过输出电容释放能量，同时电感储能元件开始储存电能。
4.当降压变换器开关断开时，储能元件释放储存的能量，实现输出电压的稳定。
三、性能评估设计双向DC-DC变换器时需要评估以下几个关键性能参数：1.效率：双向DC-DC变换器的效率主要取决于开关的损耗和传输效率。
通过合理选择开关元件和功率传输电路，可以提高变换器的效率。
2.响应时间：双向DC-DC变换器需要能够快速响应输入电压和输出负载的变化。
降低电路和控制系统的响应时间可以提高变换器的动态性能。
3.稳定性：双向DC-DC变换器需要具有良好的稳定性，以确保输出电压在不同负载条件下保持稳定。
在设计过程中应考虑噪声抑制和滤波技术。
4.安全性：在设计双向DC-DC变换器时，需要考虑过电流、过压和过温等保护功能，以防止电路损坏和事故发生。
在实际设计过程中，还需要考虑其他因素，如电路拓扑选择、元件选择、控制算法和布局布线等。
针对不同的应用需求，可能需要做出不同的设计决策。
双向DCDC变换器研究毕业设计
非隔离型双向 DC/DC 变换器有：Bi Buck-Boost、Bi Buck/Boost、Bi Cuk、等，这类变换器只能实现电流的双向流动，并不能改变电压的极性，故称为电流双向变换器，即在电压和电流为坐标的平面内，仅电流可正可负，变换器工作在第 I 和第 II 象限。电压双向变换器则只能实现电压极性的变换，电流方向不变，变换器工作在第 I 和第Ⅳ象限。桥式直流变换器既能实现电流的正与负，也能改变输出电压的极性，为四象限直流变换器。因而这种四象限直流变换器对直流电机电枢供电时，可以使直流电机在四个象限区域工作。
图1-3航空电源系统
1.3 双向 DC/DC 变换器的现状和发展
1.3.1双向直流变换器的现状
20世纪80年代初，为减轻人造卫星太阳能电源系统的体积和重量，美国学者提出用Buck/Boost型双向DC/DC变换器代替蓄电池充电器和放电器。此后人们对人造卫星用蓄电池调节器进行了深入研究，并使之进入了实用阶段。
理论上讲，将单向DC/DC变换器中的单向开关和二极管改为双向开关，则所有的单向拓扑均变为双向拓扑，加上合理的控制就能实现能量的双向流动。双向DC/DC变换器是电力电子变换器的一个新分支，它是伴随着航空航天、电动汽车、电动船舶和新的无污染能源科技的发展而发展起来的。所以说需求是双向DC/DC变换器发展的动力，随着太阳能风能、燃料电池等无污染发电技术的发展和电动汽车技术的发展，会有更多的双向DC/DC变换器拓扑被提出，双向DC/DC变换器的应用将进入新的发展阶段。
Keywords：Bi-directional DC / DC convertersBuck charging modeBoost discharge mode
CLLC谐振型双向DC-DC变换器的研究与设计
CLLC谐振型双向DC-DC变换器的研究与设计CLLC谐振型双向DC-DC变换器的研究与设计一、引言随着电力电子技术的快速发展和电能需求的增加，双向变换器在能量转换和电力传输的过程中扮演着重要的角色。
双向DC-DC变换器是一种能够实现能量的双向传输和双向控制的电力转换装置。
CLLC（Capacitor-Inductor-Capacitor）谐振型双向DC-DC变换器因其具有低开关损耗、高效率、小体积等优点，逐渐成为研究的热点。
二、CLLC谐振型双向DC-DC变换器原理CLLC谐振型双向DC-DC变换器由两个桥臂组成，每个桥臂上分别有一个磁性元件和一个电容。
变换器通过控制开关管的开关状态，实现能量在两侧的双向传输。
具体来说，当开关状态改变时，交流电源会将能量传输到电容器和磁性元件中。
当能量需要从输出端传输到输入端时，电容和磁性元件从能量储能状态转变为能量释放状态。
CLLC谐振型双向DC-DC变换器的主要特点可以归结为：流通电流小、电压应力低、效率高等。
三、CLLC谐振型双向DC-DC变换器的关键问题与设计要点1. 谐振频率设计CLLC谐振型双向DC-DC变换器在工作时采用谐振方式，因此谐振频率的选择至关重要。
合适的谐振频率可以有效降低开关损耗和电磁干扰。
设计中需要考虑到输入电压范围、输出电流等因素，通过合理选择电容器和磁性元件的参数来确定谐振频率。
2. 控制策略设计CLLC谐振型双向DC-DC变换器的控制策略对其工作稳定性和效率有着重要影响。
常见的控制策略包括：电流控制、电压控制、模型预测控制等。
根据具体应用场景，选择合适的控制策略可以提高系统的性能。
3. 开关管和磁性元件的选择开关管的选择需要考虑到其承受的电压和电流大小，以及开关速度等因素。
磁性元件（如电感器、变压器等）的选择需要满足谐振频率要求、承受电流和电压的能力，并尽量减小磁性元件的体积和重量。
四、CLLC谐振型双向DC-DC变换器设计实例以某电动汽车充电桩充电器为例，设计一个具有高效率、小体积的CLLC谐振型双向DC-DC变换器。
双向DC-DC变换器建模与控制器设计
{v2( t )} Ts dt 在 变 换 器 在 稳 态 时 袁 假 设 D1 = d1 ( t ) 尧 D3 = d3 ( t ) 袁 V 1 =
{ v1 ( t ) } T s 尧 V 2 = { v2 ( t ) } T s 袁 IL1 = { iL1 ( t ) } T s 尧 IL2 = { iL2 ( t ) } T s 遥 将上面假设代入式渊3-5冤尧渊3-6冤并化简袁在此基
1 拓扑选择与数学模型建立
1 . 1 双 向 DC - DC 变 换 器 拓 扑 选 择 双 向 DC - DC 变 换 器 主 要 分 为 隔 离 型 和 非 隔 离 型
两类拓扑袁其主要区别在于有无变压器遥 首先袁采用隔 离方式的变换器袁 由于系统中包含电感尧 变压器等磁 性材料使得整个变换器体积过大袁 而且此种电路比较 复杂袁元器件较多使得损耗较大袁成本较高遥 所以不予 考虑遥 其次袁采用非隔离方式的变换器袁其元器件种类 和数量都比较少袁 电路简单易于控制袁 而且变换器体 积较小效率高袁因此本文采用非隔离型拓扑遥
L2
d { iL2 ( t ) } T s dt
= { v1 ( t ) } T s - d'3 { v2 ( t ) } T s
根据基尔霍夫定律可知渊3-6冤院
{ ic ( t ) } T s = C2
d { v2(t )} T s dt
= d'1 { iL1 ( t ) } T s - d'3 { iL2 ( t ) } T s -
图 1 两 相 交 错 并 联 双 向 DC - DC 变 换 器 电 路 图
1 . 2 交 错 并 联 Boost 电 路 建 模
当 电 路 工 作 在 Boost 模 式 下 袁 S1 袁 S3 导 通 时 袁 L1 尧 L2
双向DCDC变换器的控制方法研究与设计
大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 导师（签字）： 年 月 日
万方数据
双向 DC/DC 变换器的控制方法研究与设计
摘
Hale Waihona Puke 要随着人类文明的发展和科学技术水平的进步，现代社会对电能的需求比以往任何时 候都更加迫切。在一些应用场合，要求 DC/DC 变换器具有双向电能流动的能力。双向 变换器在电力驱动、分布式能源、智能充放电、可再生能源、交通、航空航天、工业控 制等领域得到了广泛的应用 。在输入输出电压极性不变的情况下，双向 DC/DC 变换器 可以使电流的方向发生改变。目的在于要使电能从输入端输送到输出端，也能使电能从 输出端输送到输入端。在电路结构上，只要有能量的反向流通回路，就可以实现电能的 双向流动。 本文在进行大量阅读比较，理论研究的基础上，通过对比分析研究典型的双向 DC/DC 变换器的拓扑结构，选用双向全桥直流变换器作为研究对象，分析了该变换器 原理及实现软开关的条件，根据课题性能指标的要求，设计了电路的主要参数，包括开 关管选取、变压器、电容、电感等参数设计。经过对比研究全桥变换器典型控制策略， 选用滑模变结构控制作为该变换器的控制方法，对滑模面的设计、滑模参数的选取等问 题进行了研究。基于 Saber 仿真软件，建立了双向 DC/DC 变换器的滑模变结构控制仿 真模型，验证了当参数波动时滑模控制对外界参数变化的不敏感性，分别验证当输入电 压波动和负载波动时系统的抗干扰性。分别采用移相控制策略和重复导通控制策略建立 了主电路充放电模式等效电路模型。 最后，为了验证理论分析的正确性，控制方案及参数设计的正确合理性，以 IGBT 为开关器件，FPGA 作为控制芯片，搭建了一个功率等级为 1000W 实验平台，并在此基 础上进行实验分析研究。 关键词：双向 DC/DC 变换器；滑模控制；Saber 仿真；软开关
基于FPGA的双向DC-DC变换器的设计
广西工学院毕业设计（论文）开题报告届）题目名称:A bi-directi on DC-DCC onv erter desi gn based onthe FPGA基于FPGA勺双向DC-D(变换器的设计系别电子信息与控制工程系专业自动化班级学号姓名指导教师_______________________________年月日2）研究重点（1）升压电路、降压电路中开关功率管软开关的实现；（2）基于FPGA的控制电路的设计；（3）控制电路各个模块的编译、仿真。
3）研究难点（1）降压控制模块中移相控制模块的设计，如何通过设计一个变量改变超前桥臂和滞后桥臂之间的移相角；（2）数字PWM控制模块的设计、编译、仿真；（3）如何利用FPGA实现数字PID调节。
4）创新点由于FPGA具有开发周期短、灵活性高、成本低、模块可重复利用率高等特点，本论文采用FPGA进行控制电路的设计，通过设计某种控制策略使得移相PWM-ZVZCS的桥式功率变换电路和新型软开关推挽式Boost功率变换电路组成一个双向DC-DC变换器，满足车载电源系统的设计要求。
5）拟撰写论文的结构摘要第一章绪论第二章主电路拓扑结构及控制方式选择第三章主电路工作原理学位论文，2006,11.[7] 方如举.一种新型双向DC-DC变换器的研究[D].合肥工业大学硕士学位论文，2006，4.[8] 张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[M] •北京：电子工业出版社，1999.[9] 曲学基，王增幅，曲敬铠.新编高频开关稳压电源[M] •北京：电子工业出版社，2005.[10] 常栋梁.基于FPGA的数字PWM控制器的研制[D].西安科技大学硕士学位论文，2008,4.[11] 潘松，黄继业.EDA技术使用教程[M].北京：科学出版社，2008.[12] 清源计算机工作室.Protel 99 SE原理图与PCB及仿真[M].北京：机械工业出版社，2008.[13] Ehsan Adib *，Hosein Farzanehfard.Softswitching bi-directional DC-DC converter for ultracapacitor-batteries interface[J]. Energy Conversion and Managemen，2009 (50)，2879-2884.六、指导教师意见指导教师签名：年月日七、系审核意见负责人签名(系公章)：年月日。
双向DCDC变换器研究毕业设计
Then analyzed the buck charging mode and boost the working principle of the discharge mode. Last buck charging mode and boost the discharge mode of open and closed loop simulation using PSpice software to various parts of the waveform, consistent with the final simulation results and theoretical.
摘要
双向DC/DC变换器是典型的“一机两用”设备，可实现能量的双向传输，所以在需要能量双向流动的场合，双向DC/DC变换器的应用可大幅度减轻系统的体积、重量和成本，有着重要的研究价值。本文主要研究了隔离型双向全桥DC/DC变换器。
双向DCDC变换器设计.
用于锂电池化成系统的桥式DC/DC变换器 (2)1引言 (3)2 双向H桥DC/DC变换器拓扑分析 (4)2.1 双向DC/DC变换器 (4)2.2 双向H桥DC/DC变换器结构分析 (4)2.2 双向H桥DC/DC变换器工作状态分析 (5)2.2.1 正向工作状态模型分析 (5)2.2.2 反向工作状态模型分析 (8)3 硬件电路分析设计 (11)3.1 器件参数选择分析 (11)3.1.1 主开关管的选择 (11)3.1.2 滤波电感参数的计算 (11)3.2 硬件电路分析设计 (12)3.2.1 驱动电路分析设计 (12)4 系统结构与控制 (19)4.1 系统结构 (19)4.2 控制系统结构 (19)4.3 DC/DC变换器控制方法 (20)4.3.1 电压控制模式 (21)4.3.2 电流控制模式 (21)4.4 软件设计 (22)5 实验调试与结果分析 (23)5.1 实验平台搭建 (23)5.2 样机调试 (24)5.2.1 供电电源调试 (24)5.2.2 驱动信号调试 (25)5.2.3 单片机程序，VB工程调试 (26)5.2.4 保护与采样电路测试 (26)5.2.4 开环、闭环测试 (29)5.3 小结 (31)6 总结 (32)7 谢辞 (33)参考文献 (34)用于锂电池化成系统的桥式DC/DC变换器摘要：随着锂电池在生活中各个方面的广泛普及，锂电池在生产过程中重要的化成环节逐渐成为关注的焦点。
本文主要设计介绍了使用于锂电池化成系统的桥式变换器部分，包含计算机监控、DC/DC双向变换器。
双向DC/DC变换器通过调节MOSFET的占空比，实现对锂电池的智能充放电。
本文对双向DC/DC变换器的工作原理进行了分析，并通过样机对预期功能进行验证。
关键字：电池化成；双向DC/DC变换器；实验分析Abstract：As the lithium battery becomes more and more popular in every aspects of our life, battery formation, a critical process in battery production, draws plenty of attention. This paper introduces a full bridge converter, which used in a formation energy feedback system of lithium battery, including a PC monitor and a DC/DC bi-directional converter. The bi-directional DC/DC converter system can realize the intelligent charging and discharging of the lithium batteries by adjusting the duty ratio of MOSFET. The working principle of DC/DC bi-converter was analyzed, and the experimental prototype function was validated through experiments.Keywords: battery formation; DC/DC bi-directional converter; experimental analysis1引言进如21世纪以来，随着环境问题、能源问题与社会发展问题的矛盾日益突出，发展节能减排的绿色经济以成为全社会关注的焦点。
双向储能系统DCDC变换器设计
双向储能系统DCDC变换器设计
在双向储能系统中，DCDC变换器需要实现两个基本功能：能量的存
储和释放。
它能够将来自能源源（如太阳能、风能等）的直流电能转化为
储能元件所需要的电压和电流，并且在需要释放能量时，将储能元件所存
储的电能转化为适合负载需要的电压和电流。
在设计双向DCDC变换器时，需要考虑以下几个关键因素：
1.拓扑结构选择：
双向DCDC变换器的常见拓扑结构包括正激变换器、反激变换器和全
桥变换器等。
选择合适的拓扑结构需要考虑转换效率、成本、体积等因素。
2.控制策略设计：
控制策略是双向DCDC变换器的关键。
常见的控制策略包括恒功率控制、恒压控制和恒流控制等。
控制策略需要根据不同的应用场景选择，并
结合闭环反馈进行实现。
3.能量传输效率：
双向DCDC变换器在能量传输过程中会有一定的能量损耗，因此需要
考虑如何提高能量传输效率。
常见的提高效率的方法包括增加PWM频率、
合理选择功率管件、优化电感和电容的参数等。
4.电流和电压控制：
双向DCDC变换器需要实现电流和电压的双向控制。
在电池充放电时，需要根据电池的电流和电压特性进行控制，以实现最佳的充电和放电效果。
双向DC-DC变换器设计技术研究的开题报告
双向DC-DC变换器设计技术研究的开题报告一、课题说明双向DC-DC变换器是一种能够实现电能的双向转换的电力电子装置。
它能够将一个电源的电压转换为另外一个电源的电压，并且可以实现电能的回馈，用于实现储能等应用。
本课题旨在研究双向DC-DC变换器的设计技术，包括拓扑结构、控制方法和电路参数的选择等方面，使得该变换器能够满足不同电气场合的要求。
二、研究内容和目标1.研究双向DC-DC变换器的拓扑结构，包括一元拓扑结构、二元拓扑结构、三元拓扑结构等，对比分析不同拓扑结构的优缺点，选择适合的拓扑结构。
2.研究双向DC-DC变换器的控制方法，包括电压控制、电流控制、功率控制等，分析不同控制方法的优劣，选择适合的控制方法。
3.研究双向DC-DC变换器的电路参数选择，包括开关管选择、电感选择、电容选择等，通过仿真和实验分析不同参数对变换器性能的影响，选择适合的参数。
4.设计一款满足特定电气需求的双向DC-DC变换器，完成电路的原理图设计、参数的选择、仿真分析以及实验验证。
三、研究方法和技术路线1.文献综述：通过查阅国内外文献，了解双向DC-DC变换器的研究现状和所涉及的技术。
2.拓扑结构分析：对比分析不同的双向DC-DC变换器拓扑结构，确定其中最适合的结构。
3.控制方法选择：分析不同的双向DC-DC变换器控制方法，通过仿真和实验，选择最适合的控制方法。
4.电路参数选择：通过计算和仿真，分析不同电路参数对双向DC-DC变换器性能的影响，选择最佳的电路参数。
5.电路设计和实验验证：基于研究结果，完成双向DC-DC变换器的电路原理图设计和参数确认，结合仿真和实验验证结果，总结并评估所设计的双向DC-DC变换器的性能。
四、预期成果和应用价值1.研究一个能够满足不同电气场合的双向DC-DC变换器。
2.得出最佳拓扑结构、控制方法、电路参数等能使其最大效能和最小损失的设计。
3.在实验中验证所设计的双向DC-DC变换器的性能。
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双向DC/DC变换器 (3)双向H桥DC/DC变换器结构分析 (3)双向H桥DC/DC变换器工作状态分析 (4)正向工作状态模型分析 (4)反向工作状态模型分析 (4)3 硬件电路分析设计............................................ 错误!未定义书签。
器件参数选择分析 (5)主开关管的选择 (5)滤波电感参数的计算 (6)硬件电路分析设计 (6)驱动电路分析设计 (6)4 系统结构与控制 (9)系统结构 (9)控制系统结构 (9)DC/DC变换器控制方法 (10)电压控制模式 (10)电流控制模式 (10)软件设计 (10)5 实验调试与结果分析 (11)实验平台搭建 (11)样机调试 (12)供电电源调试 (12)驱动信号调试 (12)单片机程序，VB工程调试 (13)保护与采样电路测试 (14)开环、闭环测试 (15)小结 (17)6 总结 (17)7 谢辞 (17)参考文献...................................................... 错误!未定义书签。
用于锂电池化成系统的桥式DC/DC变换器摘要：随着锂电池在生活中各个方面的广泛普及，锂电池在生产过程中重要的化成环节逐渐成为关注的焦点。
本文主要设计介绍了使用于锂电池化成系统的桥式变换器部分，包含计算机监控、DC/DC双向变换器。
双向DC/DC变换器通过调节MOSFET的占空比，实现对锂电池的智能充放电。
本文对双向DC/DC变换器的工作原理进行了分析，并通过样机对预期功能进行验证。
关键字：电池化成；双向DC/DC变换器；实验分析Abstract：As the lithium battery becomes more and more popular in every aspects ofour life, battery formation, a critical process in battery production, draws plenty of attention. This paper introduces a full bridge converter, which used in a formation energy feedback system of lithium battery, including a PC monitor and a DC/DC bi-directional converter. The bi-directional DC/DC converter system can realize the intelligent charging and discharging of the lithium batteries by adjusting the duty ratio of MOSFET. The working principle of DC/DC bi-converter was analyzed, and the experimental prototype function was validated through experiments.Keywords: battery formation; DC/DC bi-directional converter; experimental analysis 1引言进如21世纪以来，随着环境问题、能源问题与社会发展问题的矛盾日益突出，发展节能减排的绿色经济以成为全社会关注的焦点。
蓄电池作为能量储存的主要装置，以成为社会生活中不可或缺的一部分，需求量逐年增长，其中锂电池以其能量密度高，寿命长，放电电压稳定，污染小，质量轻，自放电小，循环寿命长等优点，逐渐取代传统的铅酸、镍镉电池，成为市场的新宠儿。
故锂电池的广泛发展很好地符合绿色经济的要求，缓解环境和能源的压力。
在锂电池生产过程中必须要经过电池化成这一工序，锂电池的化成是指对新生产电池初次充放电的过程，即利用化学和电化学反应激活，使电极上的活性物质转化成具有电化学特性的正、负极板，是影响电池寿命的重要环节。
锂电池的化成过程要求非常严格，一般分为恒流充电，恒压充电，涓流充电和恒流放电四个过程，各个环节之间区别在于充放电过程中的电压和电流不同，以保证对锂电池良好的性能。
DC/DC变换器，也成为斩波器，是锂电池化成系统中的一个重要部分，原理是将某一种的直流电压转换为所需的另一种电压值不同的直流电压。
在锂电池化成系统中，双向DC/DC 变换器主要负责对充放电过程进行监控管理，根据最佳充电曲线对充电方式进行调整，并且对电池起到保护作用。
不同于单向的DC/DC变换器，双向DC/DC变换器可以工作在正向和反向两种状态，实现能量的双向传输。
因此，可以说双向DC/DC变换器的工作性能直接影响化成系统的总体功能，从而决定锂电池的使用效率和性能。
目前，国内采用传统的电阻放电装置和相控式有源逆变放电装置对电池化成中的放电过程进行处理，前者虽然结构简单，成本较低，较为普及，但会对能量造成极大的浪费，特别是在大容量电池的生产中。
据统计，规模较大的电池生产厂家在电池化成中电能的费用占到生产成本的百分之二十至百分之三十。
而后者也具有体积笨重和噪声污染大、交流输出功率因数低、对电网谐波污染严重等缺点，故很少采用。
本文介绍的主要内容是一套双向DC/DC变换器系统。
其结构如下图所示。
系统工作时，通过上位机监控变换器的工作，并与其进行通讯，传输工作指令和实时数据。
当锂电池需要充电时，由上位机通过总线对双向DC/DC变换器发送充电指令。
双向DC/DC从48V蓄电池中获取能量，按智能充电曲线对锂电池充电。
当锂电池需要放电时，通过上位机对双向DC/DC 发送放电指令。
双向DC/DC变换器从锂电池获取能量，将能量反馈会48V蓄电池内，实现了能量的反向输送。
2 双向H桥DC/DC变换器拓扑分析双向DC/DC变换器按照双向DC/DC变换器拓扑结构的特点，可将其分为隔离型和非隔离型两种。
其中隔离型拓扑主要包括：反击式变换器，正激式变换器，推挽式变换器，桥式变换器以及其他一些混合式的隔离型变换器。
而非隔离型拓扑主要有：双向Buck/Boost变换器，双向Buck-Boost 变换器，双向Cuk变换器，双向Sepic/Zeta变换器。
上述的隔离型变换器和非隔离型变换器都可以实现能量的双向流动。
其中隔离型双向DC/DC变换器虽然可以实现输入输出侧大变比，同时也能够满足在不同功率等级时的应用需求，但当应用与输出侧低压，大电流的场合时，存在着运行效率低以及变压器设计困难的问题。
然而，非隔离型变换器虽然也可以满足不同动率等级时的应用需求，并且能够实现输出侧低压大电流的应用需求，但只能工作是电压转换比小，即当输入侧和输出侧电压差较大时，难以在PWM占空比很小时对其进行精确的调节。
故在设计本次锂电池化成系统中所需的双向DC/DC变换器时，根据实际需要，一方面要满足在变压比很大时，实现对输出侧电压精确调节的目的，同时也避免了对隔离变压器的设计，故最终采用了可实现宽范围输出的双向H桥DC/DC变换器的主电路拓扑，如下图所示：图双向H桥DC/DC变换器双向H桥DC/DC变换器结构分析双向H桥DC/DC变换器的拓扑结构主要由4个桥臂组成，每个桥臂主要由一个MOSFET 开关管和一个反并联二极管构成，将VT1和VD1构成的桥臂成为桥臂1，其他依次类推。
通常把1,4桥臂作为一对，2,3桥臂作为一对，控制一对桥臂同时开通或关断。
双向H桥DC/DC变换器可以看做是两个双向Buck/Boost变换器输入端并联，输出端串联而成的一个复合型变换器，这样的结构可以有效的扩大变换器的容量，以便适用于不同容量等级需求。
现将双向H桥DC/DC变换器的输出电压设为U0,输出电流为I0，同时在直角坐标系中以I0为横坐标，为U0纵坐标，那么上述变换器可以实现电压，电流均可逆的四象限运行。
在第Ⅰ，Ⅱ象限工作时，通过调节VT1~VT4的开断状态，可以实现U o≥0，I o可逆的二象限DC/DC变换器，同理在Ⅲ、Ⅳ象限工作时，可实现U o≤0，I o可逆的二象限DC/DC变换器。
由于在锂电池充放电过程中的四种状态分别为恒流充电，恒压充电，涓流充电和恒流放电，故前三种充电状态都工作在第一象限，最后一种放电状态则工作在第二象限。
现根据双向H桥DC/DC变换器工作状态对其进行分析：设变换器中各VT i的导通占空比为Di在正常工作状态下，VT1VT4同时导通,占空比为D1和D4;VT2,VT3同时导通,占空比为D2和D3 ,两对桥臂驱动波形彼此互补切带一定死区为D s则输出电压表示为：则得到输出电压与输入电压之间的关系式为：由以上公式可得：改变两个占空比D1和D2之差就可以实现对输出电压进行宽范围的调节的目的。
此外由于占空比D1和D3之间存在着一定的关系，即：由此可见，在实际中只需要调节一个占空比，就可以实现对输出电压进行调节。
当蓄电池需要进行充电时，直流侧48V作为输入，电池侧12~14V的输出；当蓄电池需要进行放电是，可以通过控制D1，D2之差，使双向H桥DC/DC变换器工作在逆变状态向直流侧放电。
双向H桥DC/DC变换器工作状态分析正向工作状态模型分析双向H桥DC/DC变换器在正向工作模式下，一个开关周期内，共有2个开关状态。
由于在给电池化成是，主电路的输出电流应该与电池充电给定电流方向相同，同时应保持充电电流连续，故以下只讨论电流正向，连续的工作状态。
变换器输出电流正向，连续时电流立项工作波形如图所示。
图正向工作输出波形状态1(0~t1阶段): 等效电路如图所示:图正向工作时状态1等效电路此时变换器中VT1,VT4处于导通状态,VT2,VT3处于关断状态，48V的直流电源U i连接着变换器的输入端，电流经48V电源正端，VT1，滤波电感L1，输出端蓄电池，滤波电感L2，VT4回到电源负端。
在状态1内，由于输出端电流为正，电感承受正向的电压，电感电流直线上升。
在这段区间内，48V电源输出能量，蓄电池两端电压和电流都是正向，故从直流源吸收能量；同时电感两端的电压和电流都是正向，故处于储能状态。
因此，在状态1阶段内直流源给电感和电池传输能量。
对电感两端电压U L，电流i L计算如下：在t1时刻时，VT1和VT4关断，此时电感上电流达到最大值I max。