多通道雙向DC／DC變換器的研究

在正向Boost電路中，若變換器處于電感電流連續條件下，假設變換器損耗為零，輸出電壓平均值表達式為：

Uo=Uin／(1-D) (1)

由定義可知，占空比D≤1，D=Ton／(Ton+Toff)。所以Boost電路不同于Buck電路，D不能等于1。在反向Buck電路中，電感電流處于連續工作模式下輸出電壓表達式為：

Uo=DUin (2)

式(2)中占空比的選取沒(méi)有特殊限制。在Buck電路中電感在VQ2導通時(shí)儲能，在開(kāi)關(guān)管截止期間通過(guò)同步整流管形成釋放回路。Boost電路工作過(guò)程中輸出需接負載，否則電感的儲能就不能消耗掉，會(huì )引起輸出電壓升高，這也是不同于Buck電路的地方。

4 實(shí)驗結果

根據上述分析，為驗證原理的可行性，在實(shí)驗室制作了一臺50 W實(shí)驗樣機。開(kāi)關(guān)管選用IRF540N，其導通電阻為44 mΩ。實(shí)驗參數為：穩壓源輸出直流電壓范圍0～30 V，負載電壓范圍0～50 V，最大功率50 W，開(kāi)關(guān)頻率20kHz。

將驅動(dòng)信號占空比取為0．4，為保留同步整流信號與驅動(dòng)信號的死區時(shí)間，同步整流信號占空比也取為0．4。驅動(dòng)波形如圖5a所示。

系統正向工作在Boost狀態(tài)下時(shí)，若輸入電壓為30 V，負載為50 Ω。此時(shí)輸入電流為1．7 A，負載電壓值為49 V，算得電路效率約為94．2％。負載上輸出電壓波形如圖5b所示。電感電流處于連續狀態(tài)，其波形如圖5c所示。系統反向工作在Buck狀態(tài)下時(shí)，若輸入電壓為30 V，負載為50 Ω。此時(shí)輸入電流為0．1 A，負載電壓12 V，算得效率約為96％。負載輸出電壓波形如圖5d(上)所示。電感電流處于連續狀態(tài)，其波形如圖5d(下)所示。

5 結論

通過(guò)對傳統混合動(dòng)力系統中雙向DC／DC變換器結構的改進(jìn)，這里介紹了一種多通道的雙向DC／DC變換器。分析了運行原理和控制策略，通過(guò)實(shí)驗樣機驗證其可行性。該變換器能同時(shí)連接多個(gè)儲能器件和直流母線(xiàn)，簡(jiǎn)化了傳統系統中應用多個(gè)雙向DC／DC變換器連接儲能器件和直流母線(xiàn)的結構。運用同步整流原理并將其推廣，利用各個(gè)開(kāi)關(guān)管不同狀態(tài)互相配合，控制能量在變換器中流動(dòng)方向。在簡(jiǎn)化結構的同時(shí)保證了系統效率。