双向直流变换器

设计题目1：电流双向DC-DC 变换器设计

设计要求和技术指标：

主电路结构形式自定；

整机额定功率：2kW ；

输入端为直流蓄电池组，不用考虑容量；

输出端负载为一能量（电流）双向的有源负载，如电动汽车的驱动电机，或者为电能质量控制补偿装置；

要求变换器输出端电压保持恒定为+100V ，输入端蓄电池组电压可在+60V 上下可允许范围内波动；以满足电动汽车的电动和制动两种状态，或满足电网与蓄电池之间的双向能量交换。

一、设计方案：

采用双向半桥逆变器电路，有两种工作模式，分别是

S 1闭合时，S 2截止，电路工作在Boost 电路模式，电流正向流动； S 2闭合时，S 1截止，电路工作在Buck 电路模式，电流反向流动。 两个功率开关器件需保证一个开关完全关断后，另一个才能开通。

主电路如下图所示：

、

参数设计：

在双向半桥变换器中元器件承受的电压能力，IGBT 承受的电压额定值为V 0，二极管承受电压的额定值为V 0， 1、开关器件的开关频率的选择

IGBT 的工作频率是由控制电路的频率决定的。

控制电路的频率应该小于IGBT 允许的最高工作频率。

一般IGBT 的开关频率最大值是20KHZ 。 故选取开关频率为20KHZ 。

2、电感的选取

电感量的计算公式：

i sw U D L f I *=*

取纹波电流为2A ，所以电感为L=0.75mH

3、电容的选取

电容的计算公式：

0off sw 0U T C 8Lf U ≥∆

输出的纹波电压纹波应小于5%。

C=666.67uF

4、功率开关器件的选择

功率开关器件的电压额定值：为保护功率开关器件，其额定值应该是所承受电压的两倍，设计中变换器输出为100VDC ，所以选择200VDC 。