双向直流变换器简介
双向dcdc变换器 (2)
双向 DC-DC 变换器简介双向 DC-DC 变换器是一种可以实现能量在两个方向上传输的电路，能够将能量从一个电源转移到另一个电源。
它在电动车、太阳能系统、电池储能系统等应用中得到广泛应用。
本文将介绍双向 DC-DC 变换器的原理、工作模式和应用。
原理双向 DC-DC 变换器通过两个独立的电感和开关器件实现能量的双向传输。
其拓扑结构常见的有升降压式和升压式两种。
在升降压式拓扑中，输入电源可以比输出电源的电压高或低；而在升压式拓扑中，输入电源的电压必须比输出电源的电压高。
下面介绍升降压式和升压式拓扑的工作原理：升降压式拓扑升降压式拓扑常用的桥式电感拓扑是最常见的升降压式拓扑。
其电路图和工作原理如下：升降压式拓扑升降压式拓扑在升降压式拓扑中，当开关 SW1 和 SW2 关闭时，电感 L1 储存电能；当 SW1和 SW2 开启时，通过二极管 D1 转移到电容 C1 上。
同样，当开关 SW3 和 SW4 关闭时，电感 L2 储存电能；当 SW3 和 SW4 开启时，通过二极管 D2 转移到电容 C2 上。
升压式拓扑升压式拓扑常用的桶式电感拓扑是最常见的升压式拓扑。
其电路图和工作原理如下：升压式拓扑升压式拓扑在升压式拓扑中，当开关 S1 关闭时，电感 L1 储存电能；当 S1 开启时，通过二极管 D1 转移到电感 L2 上。
此时，电容 C1 上的电压逐渐升高，最终达到所需的输出电压。
工作模式双向 DC-DC 变换器有三种工作模式：降压模式、升压模式和反向电流保护模式。
降压模式降压模式是指输入电压高于输出电压的情况。
在此模式下，开关器件周期性地开启和关闭，以维持输出电压在设定范围内。
当开关器件关闭时，电感和电容储存能量；而当开关器件打开时，能量从电感和电容中释放，通过二极管传递到输出端。
这个过程会不断循环，以保持输出电压稳定。
升压模式升压模式是指输入电压低于输出电压的情况。
在此模式下，开关器件周期性地开启和关闭，以提供所需的输出电压。
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。
双向DCDC变换器
双向DCDC变换器1、什么是双向DCDC在储能系统、以及汽车动力系统中，存在既需要向负载供电，又存在给电池等放电的情况，我们也把这种电流反向馈入电源侧的模式称为馈电，也称这种能量可以双向流动的开关变换器为双向变换器（Bi_direactional DC/DC Converter）。
同样其也分为隔离与非隔离。
之前我们介绍的变换器均只有一个开关管，且只能实现电流的单一反向流动，所以其能量也是单相传递。
其实从理论上来说，比如buck电路正向来看是降压，反向看其实就是升压电路，所以我们只需要让该电路能够正向实现降压，反向实现升压就可以变成双向变换器。
比较简单一点的话就是用一个单向buck电路与boost电路进行并联，但是成本有点高。
下面我们就通过buck电路和boost电路合并成双向变换器:上图通过传统的buck电路和boost电路合成最终的双向buck电路，这个电路算是非常经典的双向DCDC电路了，并且在目前也是应用非常广泛的。
如果不进行同步整流情况下，buck模式打上管子储能，下管关闭，通过下管二极管实现续流，电流从左向右流动实现降压效果。
同样反向boost模式，下管导通使得电感储能，通过上管的反向二极管实现续流，所以两个开关管之间要留有足够的死区时间，避免短路直通，损坏器件。
然而其具体工作在buck模式还是boost模式需要根据占空比和两侧电压大小来确定，且对于双向buck电路电流没有断续模式，同样也是遵循电感的伏秒平衡和电容的安秒平衡。
其他双向电路也是由对应的单相升降压复合而成。
2、DCDC开环与闭环控制DCDC的开环控制就是通过输出固定的占空比，根据电压传输比例进行开环的电压电流输出模式。
而闭环控制是通过输出的电流电压反馈调节占空比，最终使得输出电压或者电流稳定在目标值附近。
DCDC常用的直接控制电压的单环和电压电流双闭环控制，而电压电流双闭环控制由于稳定性和抗干扰能力强被广泛使用，通常是电压作为外环，电流作为内环。
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DCDC变换器的控制方法研究与设计
双向DCDC变换器的控制方法研究与设计双向DC-DC变换器（BDC）是一种能够将直流电能在两个方向上进行转换和传输的电力转换装置。
它可以将能量从一个电源送到另一个负载，同时还可以将能量反向传输。
因此，BDC在可再生能源系统、电动汽车和电网储能等领域具有广泛的应用前景。
BDC的控制方法研究与设计是实现高效能量转换和稳定输出的关键。
以下是一个基于脉宽调制（PWM）技术的BDC控制方法的研究与设计过程。
1.建立数学模型：根据BDC的电路结构，可以建立数学模型来描述其电压与电流之间的关系。
通过建立这个模型，可以分析系统的动态特性和稳态性能。
2.控制策略选择：根据应用需求和系统要求，选择适当的控制策略。
常见的控制策略包括PID控制、模糊控制和模型预测控制等。
需要考虑的因素包括系统的响应速度、稳态误差和鲁棒性等。
3.控制器设计：设计适当的控制器来实现所选控制策略。
控制器的作用是根据输出和参考输入之间的差异来调节脉宽调制信号，控制BDC的开关器件的开关状态。
常见的控制器包括比例控制器、积分控制器和微分控制器等，可以根据特定要求设计组合控制器。
4. 控制系统仿真：利用Matlab/Simulink等软件，将前面设计的数学模型和控制器进行仿真。
通过输入不同的电压、电流和负载条件，观察系统的响应和稳态性能。
根据仿真结果，优化控制器参数，满足设计要求。
5.硬件实现：根据仿真结果和优化的控制器参数，进行硬件实现。
选择适当的开关器件、电感和电容等元器件，设计BDC的电路。
由于BDC涉及高频开关和高电压等特殊要求，需要注意电路设计的可靠性和安全性。
6.实验验证：将设计的BDC系统进行实验验证。
输入不同的电压和负载条件，测试系统的响应和稳态性能。
根据实验结果，调整控制器参数和系统参数，进一步优化设计。
综上所述，双向DC-DC变换器的控制方法研究与设计是一个复杂的工程过程。
通过建立数学模型、选择适当的控制策略、设计控制器、进行仿真和实验验证，可以实现高效能量转换和稳定输出的目标。
双向dcdc变换器工作原理
双向dcdc变换器工作原理
双向dcdc变换器是一种可以实现高效双向能量传输的电力器件。
它可
以将一种电压转换成另一种电压，并有效地利用电能调整输入和输出
之间相应电压和频率的差异。
此外，双向dcdc变换器还可以用于输入
与输出之间不同电压等级、不同频率和不同电流档位的能量转换。
双向dcdc变换器的基本工作原理是：在输入侧将电能转换为高频焊接
的脉冲信号，然后通过变换器的调理电路，将这些脉冲信号变换成适
当的电压和频率，再进行输出。
双向dcdc变换器的调理电路有三个主要组件：控制器，变换器和滤波器。
控制器用于将输入端的信号转换为适当的脉冲信号，它是双向dcdc变
换器的核心元件，用以控制变换器和滤波器，调节变换器的输入和输
出之间的压差，并保证反馈回路的质量。
变换器一般是由MOSFET、场效应管等多种组件组成，它用来将输入信
号转换成适合于输出的信号，并在输出电压的调整过程中发挥作用。
滤波器则用于将变换器输出的脉冲信号转换为稳定的直流电压，使输
出的电压更加稳定，这是双向dcdc变换器的最终目标。
总的来说，双向dcdc变换器是一种具有双向能量传输功能、有效调节
输入和输出电压、频率和电流档位的电力器件。
它通过控制器、变换
器和滤波器来实现高效双向能量传输，满足特定电子设备的能源需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
双向直流变换器简介
二○一四年八月
1 技术参数
a产品名称：双向直流变换器。
b额定功率：10kW。
c额定直流母线电压：800V；
额定低压端电压：320V。
d额定电流：35A。
e过载能力：300%。
f效率：96%（额定点）。
g精度：电流控制相对精度：1%；
电压控制相对精度：0.5%；
温度测量精度：1℃。
h电压波动：直流母线稳态电压波动小于10V；
低压端电压波动小于2V。
i响应时间：起动时间小于7s，直流母线突加载10kW的恢复时间小于500ms，直流母线突卸载10kW的恢复时间小于1s。
j噪声：60dB（距离1m处）。
k环境条件：环境温度: -20℃~+55℃
相对湿度：室内≤95%（25℃），无凝露。
l散热方式：风冷。
m外形：体积450mm*420mm*250mm（长*宽*高）；
重量30kg。
n保护功能
电压保护：直流母线电压过压欠压保护、低压端过压欠压保护；
电流保护：过流保护；
通讯保护：通讯故障保护；
过热保护：自身热保护。
o附加功能
稳态调节、动态调节等适应不同场合的放电管理体系；
多工作模式选择功能：根据工况可以选择待机模式、升压模式（即直流母线模式）、降压模式（即低压模式）；
蓄电池管理功能；
数据记录、存储、备份功能。
2 接口
a输入输出接口：直流母线电压：800V；
低压端电压：320V；
（两端电压可调节：直流母线±20V，低压端±20V）。
b通讯接口：CAN通讯接口（可选配485、以太网接口）；
c供电接口：具备13.5V/100W的对外供电能力；
d温度测量接口：具备对外的温度测量能力。
3 原理简介
双向直流变换器的拓扑结构如图所示，其中LA、LB、LC为三路的储能电感，S1~S6以及D1~D6为智能功率模块IPM，Cu、Cb为滤波电容。
通过微处理器实现能量从低压侧到直流母线的升压功能和
从直流母线到低压侧的降压功能。
4技术先进性
a采用互补PWM控制技术，根据需要可进行实时的能量双向流动，避免了轻载时的电流断续现象，增强了控制系统的设
计可靠性；
b功率电路采用半交错并联技术的三重化设计方案，既提高了等效频率，又兼顾了可靠性；
c包含预充电设计，避免电压过冲，增强器件安全性；
d采用高频功率电抗器设计，实现产品的低噪声、低温升。
5应用场合
本产品一方面适用于以稳态特性为主的独立系统，如蓄电池充放电系统、独立电源、直流电机控制器等；另一方面作为辅助装置适用于以满足动态特性的大系统，如微电网系统、光伏系统、UPS系统、
航天电源系统等辅助能源系统。