双向DC_DC变换器的拓扑研究_童亦斌
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。
双有源全桥双向dc-dc变换器典型拓扑研究
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双向DCDC变换器的研究
双向DCDC变换器的研究随着电子技术的飞速发展，电源管理技术已成为制约电子产品性能和功能的关键因素。
其中，DCDC变换器作为电源管理的重要组成部分，已经引起广泛。
本文将重点探讨双向DCDC变换器，以更好地满足电子设备的能量转换需求。
双向DCDC变换器是一种可以同时进行电能双向传输的电路模块，它可以在不同的输入和输出电压之间实现能量的双向流动。
这种变换器在通信、计算机、工业控制等领域应用广泛，具有重要的实际意义。
双向DCDC变换器可以根据不同的分类方法进行划分。
根据有无变压器可以分为有变压器和无变压器两种类型。
其中，有变压器类型的变换器可以通过改变变压器匝数比实现电压的升降，具有较高的电压调节精度；而无变压器类型的变换器则通过电子开关进行能量的双向传输，具有较小的体积和重量优势。
根据控制方式的不同，双向DCDC变换器还可以分为电流控制和电压控制两种类型。
电流控制型变换器通过控制电流来调节输出电压，具有较快的动态响应速度；而电压控制型变换器则通过控制输出电压来间接调节电流，具有较小的体积和成本优势。
双向DCDC变换器在不同领域具有广泛的应用。
在通信领域，双向DCDC 变换器可以用于基站电源、光端机等设备的能量供给；在计算机领域，双向DCDC变换器可以实现电源的模块化和高效化，提高系统的可靠性和稳定性；在工业控制领域，双向DCDC变换器可以实现分布式能源管理，提高能源利用效率。
双向DCDC变换器作为一种重要的电源管理技术，具有广泛的应用前景。
本文对双向DCDC变换器的深入研究，旨在为电子设备的能量转换需求提供更好的解决方案，并为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
随着环境保护和能源效率问题日益受到重视，电动汽车的发展逐渐成为汽车工业的必然趋势。
在电动汽车中，双向DCDC变换器作为一种重要的电力电子设备，可以有效提高能量的利用率和系统的效率。
本文将对电动汽车双向DCDC变换器的研究进行深入探讨。
在国内外学者的研究中，双向DCDC变换器已取得了许多成果。
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拓扑结构
双向dcdc拓扑结构（原创版）目录1.引言2.双向 dcdc 拓扑结构的定义3.双向 dcdc 拓扑结构的优点4.双向 dcdc 拓扑结构的应用5.双向 dcdc 拓扑结构的局限性6.结论正文【引言】在电力电子技术中，dcdc 变换器是一种重要的电力电子设备，它可以将直流电压转换为另一直流电压，这种设备在各种电子设备中都有广泛的应用。
近年来，一种名为双向 dcdc 拓扑结构的新技术正在逐渐受到人们的关注。
【双向 dcdc 拓扑结构的定义】双向 dcdc 拓扑结构是一种可以在两个方向上实现能量传递的 dcdc 变换器。
它可以将直流电源的电能转换为另一直流电源的电能，并且可以实现能量的双向流动。
【双向 dcdc 拓扑结构的优点】双向 dcdc 拓扑结构有以下几个优点：1.能量回收：在电能转换过程中，如果负载电流减小，那么双向 dcdc 拓扑结构可以将多余的电能回收，并且将回收的电能存储在电容器中，以便在负载电流增大时使用。
2.效率高：由于双向 dcdc 拓扑结构可以实现能量的双向流动，因此其效率比传统的 dcdc 变换器要高。
3.响应速度快：双向 dcdc 拓扑结构可以快速响应负载电流的变化，因此在负载电流变化时，它能够快速调整输出电压。
【双向 dcdc 拓扑结构的应用】双向 dcdc 拓扑结构在电力电子设备中有广泛的应用，例如：1.电动汽车：双向 dcdc 拓扑结构可以用于电动汽车的电源管理系统，它可以实现电池能量的高效回收，并且可以提高电动汽车的续航里程。
2.通信设备：双向 dcdc 拓扑结构可以用于通信设备的电源管理系统，它可以实现通信设备的快速启动和关闭，并且可以提高通信设备的效率。
【双向 dcdc 拓扑结构的局限性】虽然双向 dcdc 拓扑结构有许多优点，但是它也存在一些局限性，例如：1.结构复杂：双向 dcdc 拓扑结构的结构比较复杂，因此其制造成本较高。
2.控制难度大：双向 dcdc 拓扑结构的控制难度较大，因此需要采用高性能的控制器。
双向DCDC变换器电路拓扑的现状
图 4 双向 SEPIC 变换器 下面对这四种典型的双向 DC/DC 变换器进行简要分 析与比较：
为了对这四种双向 DC/DC 变换器拓扑结构进行 比较，本文对电路中有源和无源元器件所承受的电流、 电压应力进行比较。由于双向 DC/DC 变换器主要应用 领域之一——电动汽车车载电池的电压在电动汽车的 运行过程中会在较大的范围内波动，因此双向 DC/DC 变换器的设计中必须考虑到由于输入输出电压比 (Vo/Vi)的变化造成电路中有源和无源元器件所承受的 最大电压、电流应力[5]。
中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会
双向 DC/DC 变换器电路拓扑的现状
郎堃 林维明 徐玉珍 福州大学电气工程与自动化学院，福州 350108
Email：superlk@
摘 要 本文总结了现有几种典型的非隔离型及隔离型的双向 DC/DC 变换器电路拓扑，对其特点及应用领域进行了比 较与分析。此外，波形交错技术、同步整流技术(SR)、超级电容技术(S.C.)以及表面贴装技术(SMT)在这些拓扑中得到了广泛 的应用。与传统的双向 DC/DC 变换电路相比，这些新型的双向 DC/DC 变换器拓扑具有结构简单、功耗低和控制方法简单 等优点。
图 5 传统全桥双向 DC/DC 变换器拓扑
2.2 几种改进的双向 DC/DC 变换器拓扑 几种改进的隔离型双向 DC/DC 变换器拓扑如下[6]：
A）双反激拓扑：如图 6，结构简单，成本低，适合于 小功率场合的应用。
中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会
图 6 双反激双向 DC/DC 变换器拓扑
关键词 双向 DC/DC 变换器，波形交错，同步整流，拓扑
Development Status of Bi-directional DC / DC Converter Topologies
双向DC-DC变换器拓扑结构综述
ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ综述Ｓｕｒｖｅｙ《电气自动化》２０１７年第３９卷第６期双向ＤＣ－ＤＣ变换器拓扑结构综述陈亚爱，梁新宇，周京华（北方工业大学北京市变频技术工程技术研究中心，北京 １００１４４）摘 要：基于国内外对双向ＤＣ－ＤＣ变换器的研究成果，简述了各种拓扑结构的基本组成，系统地分析了它们的工作原理，总结了优缺点和异同点，进而对双向ＤＣ－ＤＣ变换器拓扑结构的分类方法重新进行了界定，为展开奠定了根基。
然后指出了现有拓扑结构适用场合和存在的问题，并在此基础上为研究新型拓扑结构提出了建议，同时也为工程应用提供参考。
关键词：工作原理；双向ＤＣ－ＤＣ变换器；拓扑结构；分类；异同点ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－３８８６．２０１７．０６．００１［中图分类号］ＴＭ４６ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１０００－３８８６（２０１７）０６－０００１－０６ＳｕｍｍａｒｙｏｆＴｏｐｏｌｏｇｉｃａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤＣ－ＤＣＣｏｎｖｅｒｔｅｒＣｈｅｎＹａａｉ，ＬｉａｎｇＸｉｎｙｕ，ＺｈｏｕＪｉｎｇｈｕａ（ＢｅｉｊｉｎｇＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１４４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤＣ－ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｂｒｉｅｆｌｙｂａｓｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｉｒｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ，ａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｓｗｅｌｌａｓｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ．Ｔｈｅｎ，ｉｔｒｅｄｅｆｉｎｅｓｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤＣ－ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｕｓｌａｙｉｎｇａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｉｔｐｏｉｎｔｓｏｕｔｓｕｉｔａｂｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ａｎｄｍａｋｅｓｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｏｎｎｅｗｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｕｓｐｒｏｖｉｄｉｎｇｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤＣ－ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ 定稿日期：２０１７－０２－１６ 基金项目：北京市自然科学基金（３１４２００８）０ 引 言单向ＤＣ－ＤＣ变换器只能将能量由一个方向向另一个方向传输，而双向ＤＣ－ＤＣ变换器（ＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤＣ－ＤＣＣｏｎｖｅｒｔｅｒ，简称ＢＤＣ）可实现能量的双向传输［１］。
双向DCDC变换器的设计与研究
双向DCDC变换器的设计与研究一、本文概述随着电力电子技术的飞速发展，双向DC-DC变换器作为一种高效、灵活的电能转换装置，在电动汽车、可再生能源系统、微电网等领域得到了广泛应用。
本文旨在全面介绍双向DC-DC变换器的设计原理、关键技术以及最新研究进展，以期为相关领域的科研人员和工程师提供有益的参考和启示。
本文将首先概述双向DC-DC变换器的基本原理和分类，包括其拓扑结构、控制方式和工作原理等。
在此基础上，重点探讨双向DC-DC 变换器的关键设计技术，如高效率转换技术、宽输入电压范围技术、快速动态响应技术等。
同时，分析双向DC-DC变换器在实际应用中面临的挑战和解决方案，如电磁干扰、热设计、可靠性等问题。
本文还将综述近年来双向DC-DC变换器的研究热点和发展趋势，包括新型拓扑结构、智能化控制策略、高效散热技术等方面的研究进展。
通过对这些研究内容的深入分析和总结，旨在为未来双向DC-DC 变换器的设计优化和应用拓展提供有益的思路和方向。
本文还将对双向DC-DC变换器的未来发展趋势进行展望，以期推动该领域的技术进步和应用发展。
二、双向DCDC变换器的基本原理与分类双向DCDC变换器是一种能量转换装置，能够在两个不同电压等级之间实现电能的双向流动。
其基本原理和分类对于深入理解和应用该变换器具有重要意义。
双向DCDC变换器的基本工作原理基于电能的转换和传递。
它通过控制开关管的通断，将输入端的直流电能转换为高频交流电能，再通过滤波电路将其转换为输出端的直流电能。
在这个过程中，变换器不仅实现了电能的电压变换，还实现了电能的双向流动。
当变换器工作于正向模式时，它从低压侧吸收电能，经过变换后向高压侧输出电能；当变换器工作于反向模式时，它从高压侧吸收电能，经过变换后向低压侧输出电能。
这种双向流动的特性使得双向DCDC变换器在能量管理、储能系统、电动汽车等领域具有广泛的应用前景。
根据不同的分类标准，双向DCDC变换器可以分为多种类型。
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双向DC/DC变换器的拓扑研究
童亦斌，吴 峂，金新民，陈 瑶
（北京交通大学电气工程学院，北京市 海淀区 100044）
Study of Bi-directional DC/DC Converter
TONG Yin-bin, WU Tong, JIN Xin-min, CHEN Yao
(School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University, Haidian District, Beijing 100044, China) ABSTRACT: This paper first introduces several typical topologies of isolated bi-directional DC/DC converter. Based on the analysis and comparison of the main characteristics and applications of each typical topology, this paper presents a novel topology of isolated bi-directional DC/DC converter. The compact structure and the adoption of the synchronous rectify technique make the whole system possess the advantages of high efficiency, high control performance and low cost. The circuit structure, working principle and design procedures are introduced and analyzed in detail. Experimental waveforms are given to demonstrate the goodness of this novel topology. KEY WORDS: bi-directional DC/DC converter; circuit topology; synchronous rectifier; PWM; 摘要： 首先分类介绍了几种典型的隔离式双向 DC/DC 变换器 电路，并对其主要特点和应用领域进行了比较和分析。在此 基础上，提出了一种新颖的隔离式双向 DC/DC 变换器拓扑， 该拓扑结构简洁，并可应用同步整流技术，使得整个设计具 有高效率、高控制性能、低成本等特点。该文介绍了电路结 构、 详细分析了工作原理和设计要点， 最后给出了实验波形， 验证了这种电路拓扑的优越性。 关键词：双向 DC/DC 变换器；电路拓扑；同步整流；脉宽调制
为便于分析， 假设此时负载为单体铅酸蓄电池。 电路控制能量正向流动时， 主管 Q1 进行开关动作控 制传输能量的大小； 变压器次边的整流管 Q2 和续流 当系统 管 Q3 轮换投入工作以保证能量的正常传输。 输出的负载电流较大时，若任其流过 Q2 和 Q3 的体 二极管，将产生很大的导通损耗，降低系统效率并 带来散热等问题。因此，该拓扑采用了同步整流技 术，让负载电流流过导通电阻较小的 MOS 管，以 提高装置的工作效率。 另外， 为防止整流管 Q2 和续 流管 Q3 同时导通造成变压器次边绕组的贯穿短路， 两管的互补驱动信号还需加入一定的死区时间。基 于以上两点，能量正向传输时 Q1，Q2 和 Q3 的导通 时序可分为如图 6 所示的四个阶段。电路工作过程 可以按照这四个阶段分析如下。
第 27 卷 第 13 期 2007 年 5 月 文章编号：0258-8013 (2007) 13-0081-06
中 国 电 机 工 程 学 报 Proceedings of the CSEE 中图分类号：TM46 文献标识码：A
Vol.27 No.13 May 2007 ©2007 Chin.Soc.for Elec.Eng. 学科分类号：470⋅40
Ui L 高频 整流 /逆 变 单元 高频 整流/逆变 单元 负载 Uo
2 一种新颖的隔离式双向 DC/DC 变换器
2.1 电路构成 基于以上研究，本文提出了如图 5 所示的一种 新颖的、基于单端正激变换器拓扑、带同步整流技 术的双向 DC/DC 变换器。系统由变压器 T 及其磁 复位电路，主开关管 Q1、整流管 Q2 和续流管 Q3， 输出滤波环节 L1、C2 等部分组成。该拓扑主要应用 于中、小功率场合。与同等功率等级的常见双向
DC/DC 变换器应用较多，电路拓扑有多种变化形 式，前人在这一领域也做了不少研究工作。 本文首先介绍了传统隔离式双向 DC/DC 变换 器的典型拓扑，并结合其应用领域分析了各种拓扑 的优缺点。在此基础上，本文提出了一种新颖的基 于单端正激电路的双向 DC/DC 变换器拓扑。与传 统的同功率等级变换器相比， 该拓扑具有结构简洁、 系统成本低、控制方法简单、工作效率高等特点。 本文介绍了该拓扑的电路构成、详细分析了电路的 工作原理和设计要点， 最后给出了相应的实验波形。
2.2
工作原理分析
段直至主管被触发导通时结束。电流方向如图 7(d) 所示。至此，主电路的一个工作周期结束。当电路 下一次动作时， 主管 Q1 和整流管 Q2 又被触发导通， 电路重新进入阶段 1 时的工作状态。
T I1 Ui Q1 I2 Q3 C2 L1 T Ui 负载 Uo Q3 Q1 I2a Q2 Q2 I2b C2 负载 Uo L1
图 1 电压源双向 DC/DC 变换器的通用表现形式 Fig.1 General topology of voltage source BDC
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中 国 电 机 工 程 学 报
第 27 卷
向 DC/DC 变换器。该拓扑通常采用移相的方法来 控制功率的流向和大小，所以又称电压源全桥移相 式双向 DC/DC 变换器。该拓扑常用在大功率场合， 主要优点为控制方法较为简单，且可以通过引入有 源钳位电路、无源谐振电路和饱和电感使全部功率 开关管均工作在软开关状态； 缺点为环流能量较大， 且由于主要使用变压器漏感传递能量，所以降低了 变换器效率，增加了功率变压器的设计成本[5-6]。 图 2(b)为另一种常见的电压源双向 DC/DC 变 换器电路，多用于中、小功率场合。其变压器原边 为半桥电路、次边为推挽电路。这种拓扑的主要特 点是控制方法成熟，系统可靠性高。但是，为避免 出现磁通的不平衡，该拓扑的应用对变压器的设计 而这也在一定程度上 和制造工艺都有较高要求[4,7]， 限制了这种拓扑的广泛应用。
图2 Fig. 2
常见的电压源双向 DC/DC 变换器电路 General circuits of voltage source BDC
图4 常见电流源双向 DC/DC 变换器拓扑 Fig. 4 Phase voltage harmonic spectrum
1.2 电流源双向 DC/DC 变换器 电流源双向 DC/DC 变换器的通用表现形式如 图 3 所示。除了在隔离变压器两端各有一个高频整 流/逆变单元外， 该拓扑还需在电流源侧设置电感来 抑制电流纹波和减小电解电容体积。
I1 D1 T C1 L1 I2
图 3 电流源双向 DC/DC 变换器的通用表现形式 Fig.3 General topology of current source BDC
图 4(a)、 (b)所示为较常见的电流源双向 DC/DC 变换器电路。其中，图 4(a)所示为电流源全桥式双 向 DC/DC 变换器，多用于电源侧为电流源的大功 率应用场合。与电压源全桥式双向 DC/DC 变换器 类似，该拓扑一般也采用移相方法来控制功率的流 向和大小，而且也可以采取一定措施使得各开关管 工作于软开关状态。该拓扑的主要缺点为固有的瞬
L Ui S4 S3 S8 S7 S1 S2 S5 S6 C1 负载 Uo
(a) 全桥式拓扑 L C1 Ui C2 S2 S4 (b) 原边半桥、次边推挽式拓扑 S1 S3 C3 负载 Uo Ui S2 L S1
(a) 全桥式拓扑 S4 C1 S3 D2 负载 Uo
D1
(b) 原边推挽电路、次边混合桥式拓扑
Q1 t Q2 t Q3 1 2 3 4 t
(a) 能量正向流动
T Q3 Q1 I2 Q2 C2 L1 T Ui 负载 Uo Q1
(b) 死区时间 1
L1
Ui
Q3 C2 I2 Q2 负载Uo
(c) 续流阶段
(d) 死区时间 2
图 7 能量正向流动时的电路工作状态 Fig.7 Working states during positive power flow
能量反向流动时，电路工作过程与 Boost 电路 基本一致，可分为两个阶段： 阶段 1(续流)：续流管导通、整流管关断，蓄电 池放电电流 I2 流过电感线圈 L，电流线性增加，电 能以磁能形式储存在 L 中。 电流流向如图 8(a)所示。 阶段 2(反向放电)：续流管关断、整流管导通。 电感 L 将储存的磁能转化为电能与蓄电池一起向输 入侧放电。电流流向如图 8(b)所示。
Ui 高频 整流/逆变 单元 高频 整流/逆 变 单元 负载 Uo
0
引言
双向 DC/DC 变换器是 DC/DC 变换器的双象限 运行。它的输入、输出电压极性不变，输入、输出 电流的方向可以改变。双向 DC/DC 变换器实现了 能量的双向传输， 在功能上相当于 2 个单向 DC/DC 变换器，是典型的“一机两用”设备。在需要能量 双向流动的应用场合可以大幅度减轻系统的体积重 量及成本，极具研究价值，现已被广泛应用于 UPS 系统、航天电源系统、电动汽车驱动及蓄电池充放 电维护等场合[1-2]。一般来说，双向 DC/DC 变换器 可分为隔离式和非隔离式 2 种。其中隔离式的双向