双向DCDC变换器电路拓扑的现状
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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AC-DC双向变换器的研究现状
AC/DC双向变换器的研究现状
AC/DC双向变换器是由AC-DC、DC-AC两类基本的变换器组合形成，AC-DC变换器的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备，可称为整流器。
DC-AC 变换器则是将直流电转化成交流电，可称为逆变器。
整流器是一个整流装置，有两个主要功能：第一，将交流电变成直流电，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。
因此，它同时又起到一个充电器的作用。
AC-DC变换按电路的接线方式可分为半波电路、全波电路以及桥式电路；按交流电源输入相数可分为，单相、三相及多相整流；按电路工作象限分为：一象限、二象限、三象限、四象限；按电路中使用的电力电子器件分为：相控电路、不可控整流电路、PWM整流电路。
如果需要改变直流的输出电压，能够采用的方案有:相控整流、斩波方案、高频调制技术。
DC-AC变换器的发展分为三个阶段：传统发展，高频化新技术、软开关技术降损耗，先后出现了多种技术形式，如方波逆变、阶梯波合成逆变、脉宽调制、低频环节逆变、高频环节逆变、软开关逆变等。
传统DC-AC变换器使用低频环节逆变技术，其中包括方波逆变器、阶梯波合成逆变器和正弦脉宽调制SPWM逆变器。
低频环节逆变技术存在许多缺点，故可变高频环节逆变技术的概念于1977年被提出。
该系统简单适应换流、高频电气隔离、独立的有功能量和无功能量控制、固有象限工作能力。
按功率传输方向，高频环节逆变技术分为：单向型，双向型；按功率变换器的类型，高频环节逆变技术分为：电压源，电流源。
随着科学发展，高频环节逆变技术会逐渐取代低频，朝着更高功率密度、更高变换效率发展，具有更广泛的应用发展前景。
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。
大功率双向DCDC变换器拓扑结构及其分析理论研究
大功率双向DCDC变换器拓扑结构及其分析理论研究一、本文概述随着能源危机和环境污染问题的日益严重，高效、可靠的能源转换和储存技术成为了当前研究的热点。
其中，大功率双向DC/DC变换器作为连接不同电压等级直流电源的关键设备，在电动汽车、分布式能源系统、微电网等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在对大功率双向DC/DC变换器的拓扑结构及其分析理论进行深入研究，为提升变换器性能、优化系统设计提供理论支撑。
本文首先介绍了双向DC/DC变换器的基本工作原理和应用背景，阐述了研究大功率双向DC/DC变换器的重要性和现实意义。
随后，对现有的大功率双向DC/DC变换器拓扑结构进行了梳理和分类，详细分析了各类拓扑结构的优缺点及适用场景。
在此基础上，本文提出了一种新型的大功率双向DC/DC变换器拓扑结构，并对其工作原理和性能特点进行了详细阐述。
为了验证所提拓扑结构的有效性，本文建立了相应的数学模型和仿真模型，对变换器的稳态和动态性能进行了深入分析。
通过实验验证了所提拓扑结构的可行性和优越性。
本文还对大功率双向DC/DC变换器的控制策略进行了研究，提出了一种基于模糊逻辑控制的优化方法，有效提高了变换器的响应速度和稳定性。
本文对大功率双向DC/DC变换器的研究现状和发展趋势进行了展望，提出了未来研究的方向和重点。
本文的研究成果对于推动大功率双向DC/DC变换器的技术进步和应用发展具有重要的理论价值和实际意义。
二、大功率双向DCDC变换器拓扑结构大功率双向DCDC变换器在现代电力电子系统中扮演着至关重要的角色，其拓扑结构的设计和优化对于提高能源转换效率、增强系统稳定性以及实现更广泛的能源管理策略具有决定性的影响。
本节将详细探讨几种常见的大功率双向DCDC变换器拓扑结构，并分析其工作原理和适用场景。
双向全桥拓扑结构是一种常见的大功率双向DCDC变换器拓扑，其通过四个开关管的控制实现能量的双向流动。
该拓扑结构具有高转换效率、低电压应力以及较宽的输入输出电压范围等优点，适用于宽电压范围变化的应用场景。
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。
基于超级电容的双向DCDC变换技术研究
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而非隔离型变换器虽然成本低，但体积和重量较大，效率较低。在控制策略方 面，双向DCDC变换器主要采用PWM（脉冲宽度调制）和PFM（脉冲频率调制） 等控制方法来实现电压的稳定输出。
超级电容在双向DCDC变换技术中 的应用
超级电容在双向DCDC变换技术中具有重要的作用。首先，超级电容具有高功率 密度和快速充放电的特性，可以在短时间内吸收和释放大量的能量，这使得它 在双向DCDC变换器的设计和应用中成为一种非常有效的储能元件。其次，超级 电容的循环寿命长，可以经过多次充放电而保持性能稳定，这对于需要长时间 运行和频繁充放电的设备来说是非常重要的。
1、高效能变换器的研究：目前，许多双向DCDC变换器都存在着效率较低的问 题，这使得能源的转换和利用效率不高。因此，未来的研究将更加注重提高变 换器的效率，以实现能源的高效利用。
2、超级电容性能提升：超级电容作为一种先进的储能元件，其性能的提升也 将是未来研究的重要方向。例如，通过改进超级电容的材料和结构，提高其能 量密度、充放电速度和循环寿命等性能指标。
结论
本次演示对基于超级电容的双向DCDC变换技术进行了深入探讨，旨在为相关领 域的研究和实践提供有益的参考。通过分析双向DCDC变换技术的原理和超级电 容在其中的应用，以及现有的研究成果和发展趋势，我们可以看到未来该领域 的发展方向和研究重点。未来的研究将更加注重高效能变换器、超级电容性能 提升、系统集成和优化以及智能控制策略等方面的研究，以实现能源的高效利 用和推动相关领域的技术进步。
双向DCDC变换技术原理
双向DCDC变换器是一种能够实现能量双向传递的电路，它可以将直流电源转换 成另一路直流电源。其原理主要是通过开关器件和磁性元件的控制来实现电压 的变换。根据电路实现方式的不同，双向DCDC变换器可分为隔离型和非隔离型 两种。其中，隔离型变换器具有体积小、重量轻、效率高等优点，但同时也具 有成本高、可靠性差等缺点。
双向dcdc拓扑结构
双向dcdc拓扑结构摘要：一、双向DCDC拓扑结构简介1.概念介绍2.应用场景二、双向DCDC拓扑结构的优缺点1.优点a.高效能转换b.系统简化c.易于并联2.缺点a.电磁干扰问题b.控制复杂三、双向DCDC拓扑结构的发展趋势1.新材料的研究与应用2.控制策略的优化3.可靠性与稳定性提升四、总结正文：一、双向DCDC拓扑结构简介双向DCDC（双向直流-直流）拓扑结构是一种高效、灵活的电源系统，具有广泛的应用前景。
它可以在输入电压和输出电压之间实现高效能的电能转换，同时简化整个电源系统的结构。
这种结构广泛应用于通信、计算机、电动汽车等领域。
二、双向DCDC拓扑结构的优缺点1.优点a.高效能转换：双向DCDC拓扑结构可以在输入电压和输出电压之间实现较高的转换效率，降低能源损耗。
b.系统简化：与传统的单向DCDC拓扑结构相比，双向DCDC结构可以减少部分电源模块，从而简化整个电源系统。
c.易于并联：双向DCDC拓扑结构具有较强的并联能力，可以方便地实现多台设备并联运行，提高系统容量和可靠性。
2.缺点a.电磁干扰问题：由于双向DCDC拓扑结构中开关器件的快速切换，可能会产生电磁干扰，影响系统的可靠性和稳定性。
b.控制复杂：相较于传统单向DCDC拓扑结构，双向DCDC的控制策略更为复杂，对控制器的设计和性能要求较高。
三、双向DCDC拓扑结构的发展趋势1.新材料的研究与应用：为解决电磁干扰问题，研究者们正在研究新型磁性材料和电介质材料，以降低干扰水平，提高系统稳定性。
2.控制策略的优化：随着控制理论和算法的不断发展，研究人员正在寻求更高效、简单的控制策略，以降低控制复杂性，提高系统性能。
3.可靠性与稳定性提升：通过优化设计、制造工艺和系统架构等方面，提高双向DCDC拓扑结构的可靠性和稳定性，满足更广泛的应用需求。
四、总结双向DCDC拓扑结构作为一种高效、灵活的电源系统，在多个领域具有广泛的应用前景。
DCDC变换器技术现状及未来
DC/DC变换器技术现状及未来摘要：从工程实际的角度介绍了DC/DC技术的现状及发展，给出当今国际顶级DC/DC 产品的实用技术、专利技术及普遍采用的特有技术。
指出了半导体技术进步给DC/DC技术带来的巨大变化。
并指出了DC/DC的数字化方向。
关键词：有源箱位软开关同步整流级联拓朴 MCU控制高效率高功率密度DC/DC分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多。
对其性能要求越来越高。
除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。
这样其平均无故障工作时间才越来越长，可靠性越来越好。
因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。
例如：二十年前Lucent公司开发出第一个半砖DC/DC时，其输出功率才30W，效率只有78%。
而如今半砖的DC/DC输出功率已达到300W，转换效率高达93.5%。
从八十年代末起，工程师们为了缩小DC/DC变换器的体积，提高功率密度，首先从大幅度提高开关电源的工作频率做起，但这种努力结果是大幅度缩小了体积，却降低了效率。
发热增多，体积缩小，难过高温关。
因为当时MOSFET的开关速度还不够快，大幅提高频率使MOSFET的开关损耗驱动损耗大幅度增加。
工程师们开始研究各种避开开关损耗的软开关技术。
虽然技术模式百花齐放，然而从工程实用角度仅有两项是开发成功且一直延续到现在。
一项是VICOR公司的有源箝位ZVS软开关技术；另一项就是九十年代初诞生的全桥移相ZVS软开关技术。
有源箝位技术历经三代，且都申报了专利。
第一代系美国VICOR公司的有源箝位ZVS技术，其专利已经于2002年2月到期。
VICOR公司利用该技术，配合磁元件，将DC/DC的工作频率提高到1MHZ，功率密度接近200W/in3，然而其转换效率却始终没有超过90%，主要原因在于MOSFET的损耗不仅有开关损耗，还有导通损耗和驱动损耗。
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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
Abstract：In this paper, several typical nonbi-directional DC / DC converter topologies are present. Their main characteristics and applications are compared and analyzed. In addition, several of the proposed interleaving technology, synchronous rectification technology (SR), super-capacitor technology (S.C.), and surface-mount technology (SMT) are widely used in those topologies. With the application of synchronous rectification technology, conduction switch loss has been reduced effectively. And interleaving technology makes output ripple be greatly reduced. Compared with traditional circuits, these new bi-directional DC / DC converter topologies have the main features of simple construction, low-cost and simple control methods.
与传统的使用两个单向 DC/DC 变换器来达到能 量双向传输目的的方案相比,双向 DC/DC 变换器使用 同一个变换器来实现能量的双向传输，因而使用的器 件数目得以减少，而且可以更高效地进行两个方向功 率变换的切换。这类变换器具有高转换效率、高功率 密度、功率能双向流动、动态性能好、体积小、成本 低等优势[3]。
图 14 16 相贴装功率级
图 12 单相 Buck 模式等效拓扑及其驱动信号和电感电流波 形
该电路拓扑的特点[9]： a.零电压变换的引入实现了高负载条件下的高效率； b.运用了多相交错技术，有效抑制了纹波； c.满载效率达到了 98%； d.电流断续模式下的电感得以缩小； e.伴随着纹波的减少，总线电容也得以减小。 然而，为了减少输出纹波，多相交错技术的应用使得 电路结构复杂、器件增多、可靠性降低。此外，从单 相等效拓扑可以看出，开关管所承受的应力较大。
桥、推挽及反激结构的简单组合。这样的好处在于， 由于这几种结构较为成熟，因而对电路中产生的问题 也比较容易分析。不过，随着近几年对双向 DC/DC 变 换器研究的不断深入，这些传统拓扑已经不能完全满 足研究上的需要，因而一些新拓扑结构的提出显得尤 为重要。以下是对几种新的双向 DC/DC 变换器拓扑进 行的简要分析。
图 8 双半桥双向 DC/DC 变换器拓扑
图 10 全桥-推挽双向 DC/DC 变换器
表 2 超级电容特性
电容值 耐压值 持续充放电电流 最大等效串联电阻 能量密度 功率密度 (作为电池)
340 F 10.8 V 60 A 1.5 mΩ 6.5 Wh/kg 5.5 kW/kg
3 几种新型拓扑的分析 传统的双向 DC/DC 变换器拓扑大多是全桥、半
DC/DC 变换器电路拓扑[11]，并对其主要特点和应用领 域进行了比较和分析。此外，又列举了几种应用了波 形交错技术、同步整流技术、超级电容技术以及表面
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贴装技术的隔离式双向 DC/DC 变换器拓扑。这些技 术的应用有利于实现双向 DC/DC 变换器的高效率、高 功密度等性能指标。与传统的同功率等级电路相比， 这些新型的双向 DC/DC 变换器拓扑的主要特点为： （1）结构相对简单、总体成本低、控制方法简单； （2）应用同步整流技术使开关管的导通损耗得以有效 降低，系统效率高； （3）引入了波形交错技术，该技术通过采用多输入通 道或对称多相 DC/DC 变换器，使得输出纹波小，改善 输出瞬态响应，减小输出滤波电感和电容； （4）超级电容器得到了广泛的应用，其特点在于能够 短时间提供高峰值电流；可在极短时间内吸收能量， 比普通电容器快数百倍。
3.2 全桥-推挽双向 DC/DC 变换器
图 7 双推挽双向 DC/DC 变换器拓扑
C）双半桥拓扑：如图 8，半桥式 DC/DC 变换电路适 用于输入电压比较高的场合，与推挽式变换器相比较， 它的输入变压器没有中心抽头，加工比较简单。但是 对支撑电容的要求高，并且传递同样的功率时，要求 功率器件的电流容量大，适合中功率高压场合的应用。
以取消。 5.多相的引入使得功率器件可以实现表面贴装，并且
电感也可以集成到 PCB 版上；可以实现批量自动化 生产。 不足之处：
该电路只能实现电压的降压变换，不能通过调节 占空比等措施而使输出电压大于或小于输入电压。同 时，由于使用的均为贴装元件，因而成本较高。
4 总结 本文介绍了几种典型的非隔离型和隔离型的双向
VBat
L1 S1
S2 L1
Cs
Tr 1:n Da
S3
Lr
Db
S4
VBus
图 9 一种隔离型双向 DC/DC 变换器拓扑
B）双推挽拓扑：如图 7，传输功率比双反激拓扑大， 变压器漏感会引起大的开关电压尖峰，开关管工作条 件恶劣，结构也比较简单，适合中低压应用场合。
该电路通过利用谐振技术实现了开关器件的软开 关，并且由于设计上的优化，使得通过较少的器件实 现其工作在较大功率的应用场合[7]。但其不足之处在 于所用器件相对较多，如在电路中使用了多达 3 个电 感，使得电路的整体体积变大，功率密度降低。
传递电容电 IGBT 电压 二极管电
压额定值
额定值
压额定值
双向 Buck/Boost 变换器
Vc ——
Vs Vi + Vo
Vd Vi + Vo
双向半桥变换器
——
Vo
Vo
双向 Cuk 变换器
Vi + Vo
Vi + Vo
Vi + Vo
双向 SEPIC 变换器
Vi
Vi + Vo
Vi + Vo
图 2 双向半桥变换器
Keywords：Bidirectional DC/DC converter, Interleaving, Synchronous rectification, Topology
1 引言 双 向 DC/DC 变 换 器 (Bidirectional DC/DC
converters)是一种能够根据需要调节能量双向传输的 直流变换器。双向变换指 DC/DC 变换器的双象限运 行，变换器的输出状态可在 V-I 平面的一、二象限内 变化。即它的输入、输出电压极性不变，但输入、输 出电流的方向可以改变[1]。随着科技的发展和生产的 需要，对双向 DC/DC 变换器的需求也日益增多，其主 要应用于航空航天电源系统、舰载电源、直流电机驱 动系统、蓄电池储能、直流不停电电源系统、电动汽 车等车载电源、混合能源动力汽车等场合[2]。
3.4 多相同步 Buck DC/DC 变换器
该电路拓扑的特点[10]： 1. 采 用 了 多 相 的 DC/DC 变 换 器 ， 满 载 效 率 可 达
94%–95%； 2.利用波形交错技术有效抑制了谐波，减小了滤波器
的体积，获得了更好的动态响应； 3.应用表面贴装技术（SMT）实现了体积的小型化； 4.实现了良好的发热控制，低发热量使得散热装置得
2 双向 DC/DC 变换器的分类及比较 同传统单向直流变换器一样，双向直流变换器分
为隔离型和非隔离型两大类[4]。下面分别列出了四种 典型的不隔离双向 DC/DC 变换器及其它几种改进的 双向 DC/DC 变换器拓扑结构。
2.1 四种典型的不隔离双向 DC/DC 变换器拓扑 四种典型的电路拓扑结构分别是双向 Buck/Boost