双向直流变换器
双向dc-dc变换器是什么 双向dcdc变换器原理
双向dc-dc变换器是什么双向dcdc变换器原理双向直流变换器双向DC-DC变换器是实现直流电能双向流动的装置，主要应用于混合动力汽车和直流不间断供电系统等双向直流变换器采用经典BUCK/BOOST电路拓扑，具备升降压双向变换功能，即升降压斩波电路。
能量从C1流向C2时，直流变换器工作在BOOST模式下，实现升压功能；能量从C2流向C1时，直流变换器工作在BUCK模式下，实现降压功能。
双向直流变换器功能描述：恒压充、放电机转换，恒功率充、放电及转换等；电池侧和直流母线侧双向升降压；l 兼容多种不同配置和型号的蓄电池；电池侧接光伏电池板时具备MPPT功能；多台变流器并联运行控制功能（主从控制，下垂控制）；双向直流变换器原理所谓双向DC-DC变换器就是DC-DC变换器的双象限运行，它的输入、输出电压极性不变，但输入、输出电流的方向可以改变。
变换器的输出状态可在V o-lo 平面的一、二象限内变化。
变换器的输入、输出端口调换仍可完成电压变换功能，功率不仅可以从输入端流向输出端，也能从输出端流向输入端。
图1-1为BDC的二端口示意图。
从各种基本的变换器拓扑来看，用双向开关代替单向开关，就可以实现能量的双向流动。
双向DC-DC变换器实现了能量的双向传输，在功能.上相当于两个单向DC-DC变换器，是典型的机两用”设备。
在需要双向能量流动的应用场合可以大幅度减轻系统的体积重量及成本，有重要研究价值。
双向DC-DC变换器的应用在一一个系统中的直流电源(或直流源性负载)间需要双向能量流动的场合都需要双向DC-DC变换器。
因此直流电机驱动系统、不停电电源系统、航空航天电源系统、太阳能(风能)发电系统、能量储存系统(如超导储能)、电动汽车系统等系统中都有其适用场合。
下面列举几个预研的或已应用的实例，以使BDC的概念更清晰。
双向直流变换器因公环境介绍双向DC-DC变换器是能够根据能量的需要调节能量双向传输的直流到直流的变换器。
DCDC直流变换器
第一章绪论本章介绍了双向DC/DC变换器（Bi-directionalDC/DCConverter，BDC)的基本原理概述、研究背景和应用前景，并指出了目前双向直流变换器在应用中遇到的主要问题。
1.1双向DC/DC变换器概述所谓双向DC/DC变换器就是在保持输入、输出电压极性不变的情况下，根据具体需要改变电流的方向，实现双象限运行的双向直流/直流变换器。
相比于我们所熟悉的单向DC/DC变换器实现了能量的双向传输。
实际上，要实现能量的双向传输，也可以通过将两台单向DC/DC变换器反并联连接，由于单向变换器主功率传输通路上一般都需要二极管，因此单个变换器能量的流通方向仍是单向的，且这样的连接方式会使系统体积和重量庞大，效率低下，且成本高。
所以，最好的方式就是通过一台变换器来实现能量的双向流动，BDC就是通过将单向开关和二极管改为双向开关，再加上合理的控制来实现能量的双向流动。
1.2双向直流变换器的研究背景在20世纪80年代初期，由于人造卫星太阳能电源系统的体积和重量很大，美国学者提出了用双向Buck/Boost直流变换器来代替原有的充、放电器，从而实现汇流条电压的稳定。
之后，发表了大量文章对人造卫星应用蓄电池调节器进行了系统的研究，并应用到了实体中。
1994年，香港大学陈清泉教授将双向直流变换器应用到了电动车上，同年，F.Caricchi等教授研制成功了用20kW水冷式双向直流变换器应用到电动车驱动，由于双向直流变换器的输入输出电压极性相反，不适合于电动车，所以他提出了一种Buck-Boost级联型双向直流变换器，其输入输出的负端共用。
1998年，美国弗吉尼亚大学李泽元教授开始研究双向直流变换器在燃料电池上的配套应用。
可见，航天电源和电动车辆的技术更新对双向直流变换器的发展应用具有很大的推动力，而开关直流变换器技术为双向DC/DC变换器的发展奠定了基础。
1994年，澳大利亚FelixA.Himmelstoss发表论文，总结出了不隔离双向直流变换器的拓扑结构。
CUK双向变换器
《开关电源的原理与设计》实验报告基于CUK的双向DC-DC变换器的仿真与研究一、引言随着科技和生产的发展,对双向直流不间断电源系统、航空电源系统等应用场合增加,DC/DC变换器的需求逐渐增多。
为了减轻系统的体积重量,节约成本,在电池的充放电,电动汽车,UPS 系统,太阳能发电系统,航空电源系统等场合,双向DC-DC变换器(Bi-directional DC-DC Convener) 获得了越来越广泛的应用。
双向直流变换器双象限运行,它的输入、输出电流的方向可以改变,在功率传输上相当于两个单向DC-DC变换器,是典型的“一机两用”设备,尤其在需求双向能量流动的应用场合可以大幅减轻系统的体积重量和成本,有着重要的研究价值。
二、双向直流变换器的原理双向DC-DC变换器构成和单向直流变换器类似,可通过对单向直流变换器适当的改造来实现.许多单向直流变换器都可通过将其中无源开关替换为有源开关而成为双向DC-DC变换器,将单向基本变换单元替换成双向基本变换单元。
一般只要将单向开关电源中开关管反并联二极管；在二极管上反并联开关管，在输入和输出端分别并联电容即可。
与传统的采用两套单向DC-DC变换器来达到能量双向传输的方案相比,双向DC-DC变换器应用同一个变换器来控制能量的双向传输,使用的总体器件数目小,且可以更加快速地进行两个方向功率变换的切换。
再者,在低压大电流场合,一般双向DC-DC变换器更有可能在现成的电路上使用同步整流器工作方式,有利于降低通态损耗。
总之,双向DC-DC变换器具有高效率、体积小、动态性能好和低成本等优势。
(下图为基本的4种拓扑图)三、CUK双向直流变换器的工作原理DC L1R图1 电能双向流动的CUK转换器电路1、电路的工作方式电流正向流动时（从左向右）：分为两个工作模式（1）、V1导通、V2关断时，L1充电，C1放电，C2向负载供电，L2充电，D1、D2截止。
（2）、V1、V2都关断时，L1放电，C1、C2充电，L2通过负载放电，D1截止，D2导通。
双向DCDC直流变换器,直流变换电源,直流升压降压转换器
1.3 – 4.0
< 1mS < 0.5S
5KW 6KW 0-25A(外输入电压控制) 1-10A（数码管设置） 200V–450V 可调，误差±2% 400V–800V 可调，误差±2% 2 A/V < 2% < 1V < 5%
6
济南能华机电设备有限公司
本双向 DC-DC 变换器采用模块化设计，带有均流功能，任何工作模式下都可实现多机并 联扩容。
图一.双向 DC-DC 变换器整机照片
二、特点
1. 全数字化，各种参数及信号全部数字化处理，由数字处理器智能灵活地管理。性能和可 控性均远优于普通的模拟式双向 DC-DC 变换器。
1
济南能华机电设备有限公司
PDn 为降压模式控制信号输入端，当 PDn 输入 3.3V ～５V 的高电平，并且 PUp 为低电平 时，双向逆变器为降压工作模式，电流从高压端子 IFHV 流入，经变换器变换为低压后，从 低压端子 IFLV 输出。
PUp 为升压模式控制信号输入端，当 PUp 输入 3.3V ～５V 的高电平，并且 PDn 为低电平 时，双向逆变器为升压工作模式，电流从低压端子 IFLV 流入，经变换器变换为高压后，从 高压端子 LFHV 输出。
> 95% < 12W < 20W 温控风冷 -25℃ - 60℃ 80℃
28A
15A
√ 5S
5S
315mm X140mm X 85mm 2．5Kg
八．产品图片
7
济南能华机电设备有限公司 图十.模块线路板照片（正面）
图十.模块线路板照片（反面）
图十一.模块接线图
在恒流模式时，Iout 总是正值（忽略电流源等效内阻消耗）。 图七. DC-DC 变换器恒流模式等效电路模型
双向直流变换器建模ppt课件
① Buck 方向时， K2断开，电源V1提供负载R2能量：
VBuck V1 d
I Buck
V1 R2
d
② Boost 方向时，K1断开，电源V2提供负载R1能量：
VBoost V1 d
I Boost
V1 R1 D 2
d
③ 稳态时，电压之间的关系满足下式：V1 :V2 1: D
34
3 双向 Buck-Boost 变换器的小信号模型
1 iL
0
uc
27
2、 Boost 方向小信号模型的建立
（2）dTs ≤ t ≤ Ts（时间段记为dTs），状态空间 方程：
•
iL
0
• uc
1 C1
1 L
1 R1C1
iL uc
1 L 0
v2
v1
i2
0 1
1 iL
0
uc
28
2、 Boost 方向小信号模型的建立
L
iL
+
D1
+
V1
Q2
D2
V2
-
-
图1 双向Buck-Boost DC/DC变换器
3
1、 Buck 方向小信号模型的建立
1.1 列出状态方程
Buck 方向时电路结构如图2所示，忽略电感、
电容的寄生电路，开关管、二极管均假定为理想器
件。
i1
+
Q1
L
iL
+
V1
D2
C2 R2
V2
-
-
图2 Buck 方向在连续状态下的等效电路
基本建模法
建模方法
状态空间平均法 开关元件平均模型法 开关网络平均模型法
双向DCDC变换器研究
双向DCDC变换器研究
一、引言
随着能源和电力行业的发展，人们对电能质量和能源使用效率的要求
越来越高，对双向DCDC（双向低压直流-高压直流）变换器的研究也越来
越多。
双向DCDC变换器可以将低压直流电源转换为高压直流电源，或者
将高压直流电源转换为低压直流电源，有效提高电力系统的能源利用效率，减少能源损耗，从而满足电能质量改善和能源技术的发展需求。
二、双向DCDC变换器（Bidirectional DC/DC Converter）
双向DCDC变换器是将低压直流电源转换为高压直流电源的电子器件。
它利用半导体及其辅助电路来模拟正反变换过程，实现低压直流电源和高
压直流电源之间的互换。
它是一种双向转换器，可以同时完成正反转换，
主要用于电能质量技术方面的发展，如智能电网及新能源等应用。
三、双向DCDC变换器的调整
1、调节输出电压
调节输出电压的关键是控制反向电路的转换效率和输出电流，包括误
差放大器，比较器，调节电阻，芯片等等。
双向DC-DC变换器研究
双向DC-DC变换器摘要：双向DC/DC变换器是一种可以实现“一机两用”的设备，可用其得到能量的双向传输，并且在有些需要能量双向流动的场合，双向DC/DC变换器可大幅度减轻系统的体积、重量以及成本价值，有着重要的研究意义。
首先介绍的是双向DC/DC变换器的概念、应用场合以及其研究现状，并在此基础上分析了电压—电流型双向全桥DC/DC变换器；Buck充电模式时，高压侧开关有驱动信号，低压侧开关管驱动信号封锁，仅用功率开关管的体二极管整流；此时电路为电压型全桥结构；Boost放电模式时，低压侧开关管有驱动信号，高压侧开关管驱动信后封锁，仅用功率开关管的体二极管整流；此时电路为电流型全桥结构。
然后，分别对buck充电模式和boost放电模式的工作原理进行了分析。
最后利用Proteus软件分别对buck充电模式和boost放电模式的开环和闭环进行了仿真，给出了各部分的波形图，最后得出的仿真结果和理论一致。
关键词：双向DC-DC变换器 Buck充电模式 Boost放电模式目录前言 (3)1.方案论证 (4)1.1方案一 (6)1.2 方案二 (6)1.3 方案选择 (7)2.电路设计和原理 (7)2.1 5V电压源电路设计 (7)2.2 0.1s (8)2.2.1 引脚及功能表 (9)2.2.2 (10)2.3 计数电路设计 (11)2.4电路设计 (13)2.5显示电路设计 (14)2.6控制电路设计 (15)3.软件仿真调试 (15)3.1 软件介绍 (15)3.2 调试步骤及方法 (16)4.故障分析及解决方法 (17)5.总结与体会 (18)附录： (20)A、总体电路图 (20)B、元器件清单 (20)C、元器件功能与管脚 (21)D、参考文献 (24)前言当您电池的最后一焦耳电能被耗尽时，功耗和效率就将真正呈现出新含义。
以一款典型的手机为例，即使没有用手机打电话，LCD屏幕亮起、显示时间及正在使用的网络运营商等任务也会消耗电力。
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.
双向DC-DC变换器摘要：双向DC-DC变换器是能够根据能量的需要调节能量双向传输的直流到直流的变换器。
本文阐述的双向DC-DC变换器通过集成运放加三极管组成的恒流源实现实现电池的充电功能以及由TL494组成的升压电路实现对电池的放电功能，LCD液晶屏用于显示充电电池的充电电流，并且能够自动转换变换器充放电工作模式。
此作品电路简单，效率较高，性能稳定；可以满足题目的要求，可适用于直流不停电系统、太阳能电池变换器、电动汽车等方面。
关键词：双向DCDC变换器；恒流源；TL494一、方案论证与比较：恒流源方案比较：方案一：由晶体三极管组成的恒流源，利用三极管集电极电压变化对电流影响，并在电路中采用电流负反馈来提高输出电流的恒定。
由于晶体管参数受温度变化影响，要采用温度补偿及稳压措施，增加电路的复杂性且输出电流不便调节。
方案二：集成运算放大器和MOS管组成的压控型恒流源，利用运放来驱动功率管MOSFET的导通程度，获得相应的输出电流在采样电阻上产生的采样电压作为反馈电压送到运放的反相输入端，并与同相输入端的给定电压进行比较，依此对MOS管的驱动电压进行调整，达到对功率管的导通电流进行调整的目的；采用放大器负反馈构成的恒流源，可以获得较高精度、较大的电流输出。
因此本设计采用方案二。
DC-DC升压电路方案比较：方案一：结构如下图所示，可以实现输出端与输入端的隔离，适合于输入电压与输出电压之比远大于一或远小于一的情形，但由于采用多次变换，电路中的损耗较大，效率低，而且结构复杂。
直流交流交流直流逆变电路变压器整流电路滤波器图1—1方案二：用Boost升压电路，拓扑结构如图1-2所示。
开关的导通和关断受到外部PWM信号控制，电感L将交替的储存和释放能量，电感L储能后使电压泵升，而电容C可将输出电压保持住，输出电压与输入电压的关系为u0=(Ton+Toof),通过改变PWM控制信号的占空比可以实现相应输出电压的变化。
INAMICS DCP 双向直流变换器工作原理
INAMICS DCP 双向直流变换器工作原理
SINAMICS DCP 是西门子全新一代的双向直流-直流变频器，它的功能异常强大，顶级的设计理念为客户提供了全新的直流母线解决方案，被广泛应用于工业领域、能源领域、船舶领域、电力领域等，受到业界客户的高度认可
率西门子的SINAMICS DCP 产品可以广泛应用到充电桩、电动汽车、储能系统、电池仿真、电驱船舶以及峰值功率的吸收等需要进行能量变换的场合。
特别适合应用到储能和节能的系统当中。
其典型应用如下图所示，可以连接各种储能介质和直流源。
其也可以作为传统的驱动系统的一个组成部分，从而提高整个系统的能源利用效
电路原理
降压电路
Boost 电路可以实现直流电压的提升，简单来说就是可以将较低的直流电压泵升成一个较高的直流电压，其工作状态如下图所示：这时输入电压低于。
双向直流变换器应用场景
双向直流变换器应用场景双向直流变换器是一种电能转换设备，能够实现直流电能的双向转换，即从直流电源转换为直流负载和从直流负载转换为直流电源。
它的应用场景十分广泛，以下将详细介绍几个常见的应用场景。
1. 电动车充电系统电动车充电系统是双向直流变换器的重要应用场景之一。
在电动车充电时，双向直流变换器可以将电能从电网输送到电动车电池中进行充电，同时也可以将电动车电池中的电能转换为交流电并馈回电网。
这种双向能量转换的功能使得电动车充电系统具有高效率、灵活性和便捷性，可以有效地解决电动车充电的问题。
2. 可再生能源电网接入系统双向直流变换器在可再生能源电网接入系统中也有重要的应用。
可再生能源如太阳能光伏电池和风能发电机产生的电能一般为直流电，而电网通常为交流电。
双向直流变换器可以将可再生能源产生的直流电能转换为交流电，然后与电网进行连接。
同时，当电网的电能供应过剩时，双向直流变换器也能将多余的电能转换为直流电并储存起来，以便日后使用。
这种应用场景可以提高可再生能源的利用效率，减少对传统能源的依赖。
3. 储能系统双向直流变换器在储能系统中也扮演着重要的角色。
在储能系统中，双向直流变换器能够将电能从电网中吸收储存到电池组中，同时也能将电池组中的电能转换为交流电并供应给电网。
这种应用场景能够平衡电网的电能供需，减少电网的负荷压力，提高电能的利用效率。
储能系统还可以应用于电力调峰、应急电源等方面，能够有效提升电力系统的可靠性和稳定性。
4. 新能源汽车充电桩双向直流变换器也广泛应用于新能源汽车充电桩中。
在新能源汽车充电桩中，双向直流变换器能够将电能从电网中转换为直流电并充电给电动汽车，同时也能将电动汽车电池中的电能转换为交流电并供应给电网。
这种应用场景可以提高新能源汽车的充电效率和充电速度，同时也能为电网提供储能的功能，实现电能的双向流动。
总结起来，双向直流变换器具有广泛的应用场景，包括电动车充电系统、可再生能源电网接入系统、储能系统以及新能源汽车充电桩等。
双向变换器工作原理
双向变换器工作原理双向变换器（bidirectional converter）是一种电子器件，用于实现直流电能在两个电路之间的双向转换。
它能够将直流电源的电能转换为适合于不同电压和电流的直流输出，并且能够在需要时将能量从负载返回到电源，实现能量的双向流动。
双向变换器的工作原理基于电力电子器件的开关控制和能量存储元件的运算。
其核心是开关电路，通常由功率场效应管（MOSFET）或者硅控整流器（SCR）等开关器件构成。
在正向变换模式下，输入直流电源的能量通过开关电路和能量存储元件转换为适合负载的电能。
在这个过程中，开关电路周期性地调整开关的通断状态，控制能量的流向和波形。
能量存储元件，例如电感和电容，存储和释放能量，并提供与负载匹配的电压和电流。
在反向变换模式下，当负载具有能源回馈能力时，双向变换器可以将能量从负载返回到电源。
在这种情况下，开关电路以相反的方式工作，将电能从负载接回，并通过能量存储元件和开关器件转换为适合电源的直流电能。
双向变换器还包含控制回路和保护电路。
控制回路负责监测和控制开关电路的工作状态，以确保稳定的变换效果和保护负载和电源。
保护电路则负责监测并防止过压、过流、过温等异常情况的发生，以确保设备的安全运行。
双向变换器的工作原理可以通过如下示意图更直观地理解：输入直流电源──── 开关电路──── 能量存储元件──── 负载↑ ↑└───────────────── 反向变换模式─────────────┘在正向变换模式下，开关电路以一定频率进行开关操作，控制能量的流动方向。
能量存储元件存储和释放能量，以匹配负载的需求。
负载从能量存储元件获得适合的电压和电流，实现能量的输出。
在反向变换模式下，当负载具有回馈能源的能力时，双向变换器可以将能量从负载返回到电源。
开关电路以相反的方式操作，将电能从负载接回，并将其转换为适合电源的直流电能。
能量存储元件负责辅助能量的存储和释放，以平衡负载和电源之间的能量流动。
双向DCDC变换器研究毕业设计
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。
双向直流变换器按开关转换条件，也可分为硬开关和软开关两类。
桥式直流变换器有两类：一类是由双电压源型桥式直流变换器构成，主变压器两侧电路结构对称；一类是由电压源型桥式直流变换器和电流源型桥式直流变换器构成。这两种桥式变换器均可具有软开关特性。控制方式有两种：①变压器两侧开关管相移控制, 变压器有等效电感，通过控制两侧变换单元之间的相位关系来调节两个电源之间的能量传输大小和方向；②只对变压器一侧开关管进行控制，来调节向另一侧传递能量的大小，另一侧开关管用其反并联二极管整流，工作原理类似单向直流变换器。
This paper first introduces the concept of bi-directional DC / DC converter applications, as well as the status quo, and on this basis, the advantages and disadvantages of the voltage of a current bi-directional full-bridge DC / DC converter;Buck mode, the high pressure side switch tube drive signals, the low pressure side of the switch drive signal blockade, the only power switch body diode rectifier;The circuit for voltage full-bridge structure.Boost mode, the low voltage side switching possession of the drive signal, the high pressure side of the switch drive signal blockade, only the power switch body diode rectifier; the circuit for current-mode full-bridge structure.
双向dcdc变换器
双向DC-DC变换器引言双向DC-DC变换器是一种常用的电力电子装置，其功能是将电能从一种电压级别转换到另一种电压级别。
它可以将高压电能转换为低压电能，或将低压电能转换为高压电能，从而实现电能的双向传输。
在许多应用中，如电动汽车、太阳能和风力发电系统以及电池管理系统中，双向DC-DC变换器起着不可或缺的作用。
工作原理双向DC-DC变换器由一对相反的DC-DC转换器组成：升压转换器（boost）和降压转换器（buck）。
两个转换器通过一个电容和多个开关连接在一起，形成了一个闭环的电路系统。
当输入电源电压高于输出电压时，升压转换器工作，将电能从输入端转移到输出端；而当输入电源电压低于输出电压时，降压转换器工作，将电能从输出端转移到输入端。
通过控制开关的状态和频率，可以实现电能的双向传输。
主要组成部分双向DC-DC变换器主要由以下几个组件组成：1.升压转换器(boost)：升压转换器用于将低电压输入转换为高电压输出。
2.降压转换器(buck)：降压转换器用于将高电压输入转换为低电压输出。
3.电容：电容用于储存能量，平滑电压波动，确保输出电压稳定。
4.开关：开关用于控制电能的流动方向和路径，实现电能的双向传输。
5.控制电路：控制电路用于监测输入和输出电压，并根据需要调整开关的状态和频率，以实现电能转换的准确控制。
应用领域双向DC-DC变换器在以下领域得到广泛应用：1.电动汽车：电动汽车需要将电池产生的低电压转换为驱动电机所需的高电压。
反之，制动时产生的高电压还需要转换为低电压进行储存和重用。
2.太阳能和风力发电系统：太阳能和风力发电系统需要将不稳定的输出电压转换成稳定的电网电压，并实现将多余电能注入电网或从电网中提取电能的功能。
3.电池管理系统：电池管理系统需要将电池的直流输出电压转换为其他设备所需的电压级别，并实现电池的充电和放电管理。
4.新能源储存系统：新能源储存系统需要实现从电网中充电和向电网放电的功能，同时保证高效能转换和最大限度地延长电池寿命。
双向直流直流变换器(原创)
报告人：刘士华
目 录
1双向直流变换器及其分类 2正极性输出的双向buck/boost直 流变换器 3Simulink仿真 4接下的任务
双向直流变换器及其分类
双向直流变换器
直流变换器只能将能量从一个方向传到另一个方向，双向直流 变换器则可实现能量的双向传输。双向DC/DC电路搭配不同的 能量储存单元,不但能够提高能量储存系统的灵活性和效率,同 时也改善了系统的动态性能。 双向DC/DC变换器正逐步被使用在各种能量系统中,包括混合动 力车、燃料电池系统、可再生能源系统等。例如具有双向功能 的充电器在供电网正常时用于向蓄电池充电，一旦供电网供电 中断，该电器可将电池电能返回电网，向电网短时应急供电。 控制直流电动机的变换器也应是双向的，电动机工作时，将电 能从电源送到电动机，电动机旋转，带动设备工作，制动时电 机能量通过变换器返回电源。
双向DC的能量流动
双向直流变换器及其分类
双向直流变换器的分类
不隔离的双向 直流变换器 隔离的双向直 流变换器 移向控制双向 直流变换器
双向直流变换 器
组合式双向直 流变换器
双向直流变换器及其分类
变换
单 向
？
双 向
双向直流变换器的拓扑结构多是在已有的单 向直流变换器的基础上,通过为电路中的开关 元件和二极管分别并联反向二极管和开关元 件从而实现能量的双向流动。
如图双向直流变换器仿真图,电感L取值200uH、电容C1，C2都取 1500uF 开关频率20kHZ、负载R为1欧姆。 升压状态模式仿真: 输入电压U1为44V，VTl直通,保持占空比为1,VT4 占空比16%得到输出电压波 形如图所示。
降压状态模式仿真: 输入电压U1为58V，VTl占空比为76%，VT4保持截止状态,即占空比为0,得到输 出电压波形如所示。
CUK双向变换器
《开关电源的原理与设计》实验报告鉴于 CUK的双向 DC-DC变换器的仿真与研究一、前言跟着科技和生产的发展 , 对双向直流不中断电源系统、航空电源系统等应用场合增添 ,DC/DC变换器的需求渐渐增加。
为了减少系统的体积重量, 节俭成本 ,在电池的充放电 , 电动汽车 ,UPS 系统 , 太阳能发电系统 , 航空电源系统等场合 , 双向 DC-DC变换器 (Bi-directional DC-DC Convener)获取了愈来愈宽泛的应用。
双向直流变换器双象限运转 , 它的输入、输出电流的方向能够改变 , 在功率传输上相当于两个单向 DC-DC变换器 , 是典型的“一机两用”设施 , 特别在需求双向能量流动的应用处合能够大幅减少系统的体积重量和成本, 有侧重要的研究价值。
二、双向直流变换器的原理双向 DC-DC变换器构成和单向直流变换器近似, 可经过对单向直流变换器适合的改造来实现 . 很多单向直流变换器都可经过将此中无源开关替代为有源开关而成为双向 DC-DC变换器 , 将单向基本变换单元替代成双向基本变换单元。
一般只需将单向开关电源中开关管反并联二极管；在二极管上反并联开关管，在输入和输出端分别并联电容即可。
与传统的采纳两套单向 DC-DC变换器来达到能量双向传输的方案对比 , 双向DC-DC变换器应用同一个变换器来控制能量的双向传输 , 使用的整体器件数目小 , 且能够更为迅速地进行两个方向功率变换的切换。
再者 , 在低压大电流场合 , 一般双向 DC-DC变换器更有可能在现成的电路上使用同步整流器工作方式 , 有益于降低通态消耗。
总之 , 双向 DC-DC变换器拥有高效率、体积小、动向性能好和低成本等优势。
( 下列图为基本的 4种拓扑图 )三、 CUK双向直流变换器的工作原理L1C1DC V1V2RD2D1L2C2图 1 电能双向流动的CUK 变换器电路1、电路的工作方式电流正向流动时（从左向右） ：分为两个工作模式（1）、V1导通、 V2关断时， L1充电， C1放电， C2向负载供电， L2充电， D1、D2截止。
双向直流变换器的控制策略研究
双向直流变换器的控制策略研究随着能源危机的加剧，人们对于能源的利用和保护的意识不断提高。
电力生产和传输的研究也变得尤为重要。
在电力传输网络中，双向直流变换器的应用日益广泛。
双向直流变换器的研究不仅可以提高电力传输的效率，还可以加强安全和稳定。
因此双向直流变换器的控制策略研究也变得非常重要。
一、双向直流变换器的基本原理双向直流变换器是一种电力变换器，其主要作用是将能量从一种形式转换为另一种形式。
在电力传输网络中，双向直流变换器可以将交流电转化为直流电，然后经过一些转换后再转换回交流电，从而实现电力传输。
双向直流变换器在能源消耗中起到了非常重要的作用。
双向直流变换器的基本构成包括一个控制电路、一个电容电感群、一个双向开关和一条直流母线。
其工作原理是在不同方向上通过开关进行功率的传输和控制。
在传输过程中，直流母线上的电流的方向和大小是可以控制的。
当需要将电能从正向转换为反向时，开关会使直流电流发生改变，从而实现电能的传输。
二、双向直流变换器的主要控制策略双向直流变换器的控制策略有很多种，其中比较常用的有PWM控制、VSC控制和MPC控制等。
1. PWM控制PWM控制是一种常用的双向直流变换器控制策略。
PWM控制主要利用开关周期变化来控制双向直流变换器的电容电感群，从而达到控制电路的目的。
PWM控制是一种经典的控制方法，其优点是操作简便，控制灵活。
2. VSC控制VSC控制是一种基于电压源转换的双向直流变换器控制策略，可以实现更加精确的电压和电流控制。
该控制策略基于电压源变换器的转换特点，采用频率调制控制技术来实现对交流电压的输出，从而能够提高控制效率和精度。
3. MPC控制MPC控制是一种模型预测控制技术，主要基于先进的模型别预测算法来完成双向直流变换器的控制。
该控制技术可以提供更加精确的输出电压和电流控制，从而实现更加高效、可靠的电力传输。
三、结论目前，双向直流变换器已经成为现代电力传输和转换网络中必不可少的装置。
双向dcdc变换器内部结构
双向dcdc变换器内部结构双向DC-DC变换器内部结构双向DC-DC变换器是一种能够实现直流电源的双向转换的电力转换器。
它可以将直流电能从一侧输入，经过转换后输出到另一侧，同时也能将电能从输出侧转换为输入侧。
该器件常被用于电动车辆、太阳能充电系统以及电网能量存储等需要双向能量转换的应用中。
双向DC-DC变换器的内部结构包括以下几个主要部分：1. 输入滤波器：位于输入侧，用于滤除输入电压中的噪声和杂波。
它由电容和电感构成，通过降低输入电压的纹波和噪声，提供稳定的电源输入。
2. 直流-直流转换器：该转换器是双向DC-DC变换器的核心部分。
它通常采用开关电源技术，包括一个功率开关和相应的控制电路。
根据输入和输出电压的需求，通过控制功率开关的开关时间和占空比，可以实现电能的双向转换。
3. 控制电路：它主要由反馈和控制回路组成，用于监测输入和输出电压，调节功率开关的开关时间和占空比。
通过采用合适的控制策略，可以实现可靠的电压稳定和功率转换。
4. 输出滤波器：位于输出侧，用于滤除转换后输出电压中的纹波和噪声。
它通常由电容和电感构成，通过降低输出电压的纹波和噪声，提供稳定的电源输出。
5. 保护电路：双向DC-DC变换器还包括各种保护电路，例如过压保护、过流保护、过温保护等。
这些保护电路可以有效保护电路免受异常工作条件的损害，并确保设备的安全可靠运行。
总结起来，双向DC-DC变换器的内部结构包括输入滤波器、直流-直流转换器、控制电路、输出滤波器和保护电路。
通过这些组成部分的协同工作，双向DC-DC变换器可以实现高效、可靠的双向电能转换。
推挽全桥双向直流变换器的研究
推挽全桥双向直流变换器的研究1 引言随着环境污染的日益严重和新能源的开发，双向直流变换器得到了越来越广泛的应用，像直流不停电电源系统，航天电源系统、电动汽车等场合都应用到了双向直流变换器。
越来越多的双向直流变换器拓扑也被提出，不隔离的双向直流变换器有Bi Buck/Boost、Bi Buck-Boost、Bi Cuk、Bi Sepic-Zeta;隔离式的双向直流变换器有正激、反激、推挽和桥式等拓扑结构。
不同的拓扑对应于不同的应用场合，各有其优缺点。
推挽全桥双向直流变换器是由全桥拓扑加全波整流演变而来。
推挽侧为电流型，输入由蓄电池供给，全桥侧为电压型，输入接在直流高压母线上。
此双向直流变换器拓扑适用在电压传输比较大、传输功率较高的场合。
本文分析了推挽全桥双向直流变换器的工作原理，通过两种工作模式的分析，理论上证明了此拓扑实现能量双向流动的可行性，并对推挽侧开关管上电压尖峰形成原因进行了分析，提出了解决方法，在文章的最后给出了仿真波形和实验波形。
2 工作原理图1为推挽全桥双向DC/DC变换器原理图。
图2给出了该变换器的主要波形。
变换器原副边的电气隔离是通过变压器来实现的，原边为电流型推挽电路，副边为全桥电路，该变换器有两种工作模式：(1)升压模式：在这种工作模式下S1 、S2 作为开关管工作; S3，S4 ，S5 ，S6 作为同步整流管工作，整流方式为全桥整流，这种整流方式适用于输出电压比较高，输出电流比较小的场合。
由于电感L 的存在S1、S2 的占空比必须大于0.5。
(2)降压模式：在这种工作模式下S3，S4，S5，S6 作为开关管工作，S1 、S2 作为同步整流管工作，整流方式为全波整流。
分析前，作出如下假设：所有开关管、二极管均为理想器件;所有电感、电容、变压器均为理想元件;，;2.1 升压工作模式在升压工作模式下，原边输入为电流型推挽电路，副边输出为全桥整流电路。
S1 ，S2 作为开关管工作，S3 ，S4，S5，S6 作为同步整流管工作。
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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 。