新型开关电容双向DC-DC变换器设计(论文)
《2024年双串联谐振双向三端口DC-DC变换器研究》范文
《双串联谐振双向三端口DC-DC变换器研究》篇一双串联谐振双向三端口DC-DC变换器研究一、引言随着电力电子技术的不断发展，DC/DC变换器作为电力电子系统中的关键组成部分，其性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。
双串联谐振双向三端口DC/DC变换器作为一种新型的DC/DC变换器，具有高效率、高功率密度、双向能量传输等优点，在新能源、电动汽车、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在研究双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的工作原理、性能特点及优化设计，为实际应用提供理论依据。
二、双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的工作原理双串联谐振双向三端口DC/DC变换器主要由功率开关管、谐振电感、谐振电容等组成。
其工作原理是通过控制功率开关管的通断，使电路中的电流和电压在谐振电感和谐振电容之间进行周期性的变化，从而实现能量的传输和转换。
具体而言，当功率开关管导通时，电流在谐振电感中产生，同时谐振电容开始充电；当功率开关管关断时，谐振电感和电容之间发生谐振，能量在两者之间进行传输和转换。
通过控制功率开关管的通断时间和相位，可以实现能量的双向传输和精确控制。
三、双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的性能特点双串联谐振双向三端口DC/DC变换器具有以下性能特点：1. 高效率：由于采用了谐振技术，使得电路中的损耗大大降低，从而提高了整个系统的效率。
2. 高功率密度：通过优化电路结构和设计，可以实现高功率密度的要求，减小了设备的体积和重量。
3. 双向能量传输：该变换器可以实现能量的双向传输，既可以从输入端口向输出端口传输能量，也可以从输出端口向输入端口传输能量。
4. 精确控制：通过控制功率开关管的通断时间和相位，可以实现能量的精确控制，从而满足不同应用场景的需求。
四、双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的优化设计为了进一步提高双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的性能，可以从以下几个方面进行优化设计：1. 优化电路结构：通过改进电路结构，减小电路中的损耗和干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
毕业设计 基于FPGA的双向DC-DC变换器的设计
毕业设计(论文)开题报告(届)题目名称:A bi-direction DC-DC Converter design based onthe FPGA基于FPGA的双向DC-DC变换器的设计系别电子信息与控制工程系专业自动化级λ寸主5刁3姓名指导教师年月日一、选题的根据:1)本选题的理论、实际意义随着电力电子技术和新能源利用技术的发展，双向DC-DC 变换器在直流不停电电源系统、航空能源系统、太阳能光伏发电系统、燃料电池应用系统以及基于燃料电池和混合能源的电动汽车或船舶等领域具有广泛的应用前景，已经引起了国内外专家的广泛关注。
由于环境保护和能源-短缺的要求，对于太阳能光伏发电系统、Þ<l能发电系统和以太阳能电池为动力的混合电Z9J汽车的研究成为一个热点内容。
在这些应用领域中都需要一个高效率高可靠性的储能环节，通常为蓄电池装置，因此研究一种合理的双向DC-DC 变换器对于这些系统高效、高功率密度、小型化、高可靠性的要求具有重要的意义。
由于用数字化控制代替模拟控制，可以消除温度漂移等常规模拟调节器难以克服的缺点，有利于参数整定和变参数调节，便于通过软件程序的改变方便地调节控制方案和实现多种新型控制策略，同时可减少元器件的数目、简化硬件结构，一定程度上提高了系统的可靠性。
基于上述原因考虑用FPGA (现场可编程门阵列)对双向DC-DC 变换器进行控制，再加上FPGA 具有开发周期短、灵活性高、模块可重复利用率高等特点，相信对于双向DC-DC 变换器在控制策略上的研究能提供一定的参考价值。
2)综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解20 世纪80年代初，为了减轻人造卫星太阳能电源系统的体积和重量，美国学者提出双向直流变换器代替蓄电池充电器和放电器，实现汇流条电压稳定。
此后，1994 年香港大学陈清泉教授开展了电动车用双向直流变换器的研究和试验工作。
1998年美国弗吉尼亚大学的李择元教授开始从事与燃料电池配套的双向直流变换器研究。
《2024年基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》范文
《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》篇一一、引言随着电动汽车、可再生能源等领域的快速发展，DC-DC变换器作为电源系统中的关键设备，其性能的优劣直接影响到整个系统的效率与稳定性。
近年来，基于LLC（Lamp Lade & Capacitor）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其在宽输入电压范围、高转换效率和低电磁干扰（EMI）等方面的优异表现，逐渐成为研究热点。
本文将详细探讨这一类变换器的工作原理、设计方法以及应用前景。
二、LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的工作原理LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器是一种新型的电力电子变换器，其工作原理基于谐振现象。
在电路中，通过控制开关管的通断，使电路中的电感、电容和开关管等元件产生谐振，从而实现能量的高效传输。
与传统的DC-DC变换器相比，LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有更高的转换效率和更低的电磁干扰。
该变换器由两个全桥电路组成，每个全桥电路包含四个开关管。
通过控制开关管的通断，可以实现能量的双向流动。
在正向传输过程中，输入侧的全桥电路将直流电转换为高频交流电，经过LLC谐振网络后，再由输出侧的全桥电路整流为直流电输出。
在反向传输过程中，则相反。
三、设计方法设计LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器时，需要考虑多个因素，如输入电压范围、输出电压要求、转换效率等。
设计过程中主要包括以下几个步骤：1. 确定电路拓扑结构：根据应用需求选择合适的电路拓扑结构，如全桥电路、半桥电路等。
2. 确定谐振元件参数：包括谐振电感、谐振电容和谐振频率等参数的设计与选择。
3. 控制策略设计：根据应用需求设计合适的控制策略，如PWM控制、SPWM控制等。
4. 仿真验证：通过仿真软件对电路进行仿真验证，确保设计的合理性和可行性。
四、应用前景LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器在多个领域具有广泛的应用前景。
首先，在电动汽车领域，该变换器可用于电池管理系统，实现电池的充放电管理以及能量回收等功能。
电动汽车双向DC-DC变换器的研究
电动汽车双向DC-DC变换器的研究电动汽车双向DC/DC变换器的研究引言随着环境问题的日益突出和人们对能源资源的关注，电动汽车作为清洁能源交通工具得到了广泛的关注和推广。
而电动汽车中的双向DC/DC变换器作为关键的能量转换器件，对于电动汽车的性能和效能有着重要影响。
因此，本文旨在对电动汽车双向DC/DC变换器进行研究，探讨其工作原理、优势和挑战。
一、双向DC/DC变换器的工作原理双向DC/DC变换器是一种能够实现能量的双向转换的电子器件，在电动汽车中发挥着重要的作用。
其基本的工作原理是通过调整输入电压和输出电压之间的电压和电流关系，实现能量的转移和转换。
具体而言，双向DC/DC变换器由两个电感、两个开关管和一个电容组成。
当输入电压较高时，通过控制开关管的导通和关断，将电能从高压端转移到低压端，实现升压转换。
当输入电压较低时，通过控制开关管的导通和关断，将电能从低压端转移到高压端，实现降压转换。
这种双向的能量转换方式，可以满足电动汽车电池组充电和放电的需求。
二、双向DC/DC变换器的优势1. 提高能量利用率：双向DC/DC变换器能够实现能量的双向转换，充分利用电池组的能量，提高能量利用率，延长电动汽车的续航里程。
2. 实现快速充电：双向DC/DC变换器可以通过升压转换将输入电压提高到较高的水平，实现电动汽车的快速充电，在短时间内充满电池组。
3. 实现能量回馈：双向DC/DC变换器可以将电动汽车制动过程中产生的能量回馈到电池组中，减少制动能量的浪费，提高能量的利用效率。
三、双向DC/DC变换器的挑战1. 功率损耗问题：由于双向DC/DC变换器需要进行能量的转换和转移，其中会产生一定的功率损耗，降低了系统的能量利用率和工作效率。
2. 温度问题：由于功率损耗的存在，双向DC/DC变换器会产生一定的热量，导致温度升高。
过高的温度会影响系统的性能和寿命，因此有效的散热设计是非常重要的。
3. 控制问题：双向DC/DC变换器需要实时控制输出电压和电流的波形，并保持稳定。
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。
《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》范文
《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展，DC-DC变换器在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
作为一种高效的电能转换设备，双向全桥DC-DC变换器能够实现在不同电压等级之间的能量双向流动。
而在众多变换器技术中，基于LLC（LLeakage Ckage）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其高效率、低损耗和良好的电压调整率等优点，受到了广泛关注。
本文将针对基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器展开研究，分析其工作原理、性能特点及优化方法。
二、LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的工作原理LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器主要由谐振网络、功率开关管和整流二极管等部分组成。
其工作原理主要基于谐振现象，通过调节谐振网络中的电感、电容和开关管的开关频率，实现能量的高效传输。
具体来说，当开关管开通时，输入电压对谐振电感进行充电，电感能量以磁场的形式存储起来；当开关管关断时，电感通过谐振电容放电，产生高频交流电压，进而驱动整流二极管实现能量的传输。
三、性能特点分析1. 高效率：由于LLC谐振技术能够有效降低开关损耗和导通损耗，因此基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有较高的转换效率。
2. 宽范围调压：通过调节谐振网络的参数和开关管的开关频率，可以实现输出电压的宽范围调整。
3. 良好的均流特性：在多模块并联系统中，各模块的均流效果较好，提高了系统的可靠性。
4. 易于实现软开关：LLC谐振技术使得功率开关管在高频工作时能够实现软开关，从而降低了开关损耗和电磁干扰。
四、优化方法研究1. 参数设计优化：针对不同的应用场景和需求，通过优化谐振网络的电感、电容和开关管的参数，以提高变换器的性能。
2. 控制策略优化：采用先进的控制策略，如数字控制、预测控制等，以提高变换器的动态响应速度和稳定性。
3. 拓扑结构优化：针对特定应用场景，通过改进拓扑结构，如采用多级式结构或模块化结构，提高变换器的可靠性和可维护性。
基于超级电容的双向DCDC变换技术研究
谢谢观看
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。
《2024年双串联谐振双向三端口DC-DC变换器研究》范文
《双串联谐振双向三端口DC-DC变换器研究》篇一双串联谐振双向三端口DC-DC变换器研究一、引言随着电力电子技术的快速发展，DC/DC变换器在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
双串联谐振双向三端口DC/DC变换器作为一种新型的电能转换设备，因其高效、可靠的电能传输特性，近年来备受关注。
本文将就双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的研究背景、意义、方法以及研究成果进行详细的阐述。
二、双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的研究背景及意义随着电动汽车、可再生能源等领域的快速发展，对电能转换设备的要求越来越高。
双串联谐振双向三端口DC/DC变换器作为一种新型的电能转换设备，具有高效、可靠、灵活的电能传输特性，能够满足不同领域对电能转换的需求。
因此，对双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
三、双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的工作原理双串联谐振双向三端口DC/DC变换器主要由功率开关管、谐振电感、谐振电容等组成。
其工作原理是通过控制功率开关管的通断，使电流在谐振电感和谐振电容中产生谐振，从而实现电能的传输和转换。
双串联谐振结构使得变换器具有双向传输和三端口的特点，可以灵活地实现不同端口之间的电能传输和转换。
四、双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的研究方法双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的研究方法主要包括理论分析、仿真研究和实验研究。
理论分析主要是通过建立数学模型，对变换器的性能进行定性和定量的分析。
仿真研究则是利用仿真软件对变换器进行模拟实验，验证理论分析的正确性。
实验研究则是通过搭建实验平台，对变换器进行实际测试，验证仿真研究的准确性。
五、双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的关键技术问题双串联谐振双向三端口DC/DC变换器的关键技术问题主要包括：一是如何优化功率开关管的控制策略，以提高变换器的效率；二是如何降低变换器的损耗，提高其可靠性；三是如何实现多端口之间的协调控制，以满足不同应用场景的需求。
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电气传动２０１５年第４５卷第１期新型开关电容双向ＤＣ—ＤＣ变换器设计马圣全，潘庭龙，纪志成（江南大学物联网工程学院，江苏无锡２１４１２２）
摘要：ＢＵＣＫ—ＢＯＯＳＴ双向变换电路是ＤＣ—ＤＣ变换中常用电路，但其变压比不高，限制了该电路的一些应用和发展。开关电容ＤＣ—ＤＣ变换电路可以实现倍压双向变换，并且具有集成度高、ＥＭＩ影响小的优点，但是电压调整性差。将ＢＵＣＫ—ＢＯＯＳＴ双向变换电路与开关电容电路有机的结合在一起，提出了实现高压比、输入输出电压范围广、效率高、精度高和集成度高的双向变换电路。关键词：开关电容；高压比；双向变换；精度高中图分类号：ＴＭｌ３３文献标识码：Ａ
ＤｅｓｉｇｎｏｆａＮｅｗＴｙｐｅＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤＣ—ＤＣＳｗｉｔｃｈｅｄＣａｐａｃｉｔｏｒＣｏｎｖｅｒｔｅｒＭＡＳｈｅｎｇ—ｑｕａｎ，ＰＡＮＴｉｎｇ—ｌｏｎｇ，Ｊ１Ｚｈｉ—ｃｈｅｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ２１４１２２，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢＵＣＫ—Ｂ００ＳＴｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｉｓｂａｓｉｃＤＣ—ＤＣｃｏｎｖｅｎｅｒｃｉｒｃｕｉｔ，ｂｕｔｉｔｓｔｒａｎｓｆｏｒｒａｅｒｒａｔｉｏｉｓｌｏｗ．ＳｗｉｔｃｈｅｄｃａｐａｃｉｔｏｒＤＣ－ＤＣｃａｎｍａｋｅｖｏｌｔａｇｅｄｏｕｂｌｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｍｅｔｒｕｅ，ｗｉｔｈｈｉｇｈｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎａｎｄｌｉｔｔｌｅＥＭＩａｆｆｅｃｔ，ｂｕｔｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｉｓｐｏｏｒ．ＣｏｍｂｉｎｅｄＢＵＣＫ－ＢＯＯＳＴ
ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｗｉｔｈｓｗｉｔｃｈｅｄ—ｃａｐａｃｉｔｏｒｃｉｒｃｕｉｔ，ｐｒｏｐｏｓｅｄｂｉｄｉｒｅｃｌｉｏｎａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｗｉｔｈｈｉｇｈ
ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｒａｔｉｏ，ｗｉｄｅｉｎｐｕｔａｎｄｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｒａｎｇｅ，ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ａｎｄｈｉｇｈｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｗｉｔｃｈｅｄｃａｐａｃｉｔｏｒ；ｈｉｇｈｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｒａｔｉｏ；ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙ
１引言双向ＤＣ—ＤＣ变换电路在ＤＣ—ＤＣ变换中有着重要的地位。ＢＵＣＫ—ＢＯＯＳＴ双向变换电路是ＤＣ—ＤＣ变换中常用双向变换电路，属于非隔离型，效率较高，但是变压比不高，在需要高压比双向变换的多端口光伏蓄电池系统中目前还是应用隔离型ＤＣ—ＤＣ变换电路。隔离型ＤＣ—ＤＣ变换电路有较高的变压比，但是效率低，并且ＥＭＩ（电磁影响）较大。开关电容变换电路不含电感和变压器，仅由电容网络和开关构成，集成度比较高，可实现数倍电压双向变换ｎ‘２１。开关电容变换器虽然有体积小、重量轻、功率密度大和可集成的优点，但是，开关电容变换电路电压调整性能差，不能宽范围调压。目前已有开关电容电路与传统ＢＵＣＫ或ＢＯＯＳＴ电路组成两级单向变换电路ｂ］，取得了很好效果。但是在双向变换方面，很少有对这两种电路组合的研究，因此基于两级变换电路的思想，本文采用将开关电容变换电路和传统ＢＵＣＫ—ＢＯＯＳＴ双向变换电路结合的两级双向变换电路。两级双向变换电路，不仅能够实现体积小、功率密度大以及电路可集成，而且还能够只用较小的元器件就能获得较好的电压调整特性ｎ］。
２电路模式开关电容、ＢＵＣＫ—ＢＯＯＳＴ两级组合双向ＤＣ—ＤＣ变换电路如图ｌ所示。该两级组合电路由４个电容，７个开关，３个二极管和１个电感组成。由图１可看出该电路可分为两部分，虚线左边为ＢＵＣＫ—ＢＯＯＳＴ双向变
基金项目：江苏省自然科学基金（ＢＫ２０１２５５０）；江苏省高校科研成果产业化推进项目（ＪＨＢ２０１２—２４）作者简介：马圣全（１９９１一），男，硕士研究生，Ｅｍａｉｌ：ｓｈｅｎｇｑｕａｎｌ９９１＠１２６．ｃｏｍ３０
万方数据马圣全，等：新型开关电容双向ＤＣ—ＤＥ变换器设计电气传动２０１５年第４５卷第１期
《弭ｓｓｎ
图ｌ双向ＢＵＣＫ—ＢＯＯＳＴ、开关电容组合电路拓扑Ｆｉｇ．１ＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＢＵＣＫ－ＢＯＯＳＴａｎｄｓｗｉｔｃｈｅｄｃａｐａｃｉｔｏｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｔｏｐｏｌｏｇｙ换电路，虚线右边为２阶开关电容电路。在多端口光伏系统中认为高压（¨）是母线电压，低压（ｎ）是蓄电池。组合电路有两种运行模式：１）模式Ａ：电能由¨端向Ｋ端传递；２）模式Ｂ：电能由Ｋ端向¨端传递。每种模式都有两种状态，通常每一种状态运行在不同的占空比Ｄ下。开关的重复周期是Ｔ＝Ｉ／ｆ，其中厂是开关频率，开关运行在ＰＷＭ控制方式下。开关为双向导通开关管，其内阻是ｒｓ，其它必须考虑的因素有［５１：所有电容的等效阻抗为■，电感等效电阻为ｒＬ＇所有二极管上的等效压降为％。一些有用的参考数据如下：ｒ。＝０．０３Ｑ，丘＝
０．０２Ｑ，％＝０．５
Ｖ，ｒＬ＝０．０５Ｑ。
２．１模式Ａ模式Ａ为降压变换，开关ｓ：一直处于关断状态，其余开关控制信号如图２ｃ所示。开关状态１如图２ａ所示，开关Ｓ，，Ｓ。接通，二极管Ｄ：导通，其余开关和二极管关断。此时，电容ｃ：串联ｃ，通过回路¨，Ｓ，，Ｃ，，Ｓ。，Ｃ：充电，电容Ｃ：，Ｃ，上的电压逐渐增大；电感Ｌ。通过二极管Ｄ：续流向电容Ｃ。和Ｋ供电。电容充电等效电路中的等效电阻Ｒ。＝２ｒｓ＋
２ｒｅ＝０．１Ｑ；续流等效电路中的电阻为ｒＬ－０．０５Ｑ，压降为％＝０．５ｖ。
开关状态２如图２ｂ所示，开关Ｓ。，Ｓ，，Ｓ。和Ｓ，接通，其余开关和二极管都关断。此时，电容ｃ：并联，ｃ，通过回路ｓ，，ｓ。，ｓ，，ｓ。，Ｌ。对ｃ。和Ｋ供电，电容ｃ：，ｃ，上的电压逐渐降低，该等效回路上的等效电阻：令鬻＋２ｒｓ＋ＦＬ
０．１１６Ｑ模式Ａ工作时，¨降压到ｎ分两步：首先¨经过２阶电容开关电路降压然后再经过ＢＵＣＫ变换电路进一步降压到所期望的电压Ｋ。
ＬＩＳ…Ｓ，Ｄ２（ａ）开关状态１Ｌ。ＳＩ，Ｓ３，Ｓ‘，Ｓ，Ｏｉｌ
（ｂ）开关状态２妒－ｆ口口口Ｌ
仍Ｉ口：ｂ口』Ｓ。Ｓ。ＳＳ，
（ｃ）开关控制信号
图２模式Ａ运行Ｆ晚２ＭｏｄｅＡ
２．２模式Ｂ模式Ｂ为升压转换，开关Ｓ。一直处于关断状态，其余开关控制信号如图３ｃ所示。开关状态ｌ如图３ａ所示，开关Ｓ：，Ｓ；和Ｓ。接通，其余开关和二极管关断。此时，Ｋ通过开关Ｓ：对电感Ｌｌ充电，该回路等效电阻Ｒ３＿，．Ｌ＋，．。＝Ｏ．０８Ｑ；电容Ｃ：串联电容ｃ，通过开关Ｓ，，Ｓ。对电容ｃ。和¨供电，该回路等效电阻Ｒ４＝２ｒｃ＋２ｒ。＝０．１Ｑ。
ＬＩＳｚ，Ｓ５，Ｓ‘ｏｎ．ｒｒ一］抖圪
３ＫＪ
、／
（ａ）开关状态１
（ｂ）开关状态２妒，＋口口口Ｌ
妒１●Ｓ２，Ｓｓ，Ｓ。ｔＩ口口口。
Ｓ，，ｓ．，Ｓｔ（ｃ）开关控制信号
图３模式Ｂ运行Ｆｉｇ．３ＭｏｄｅＢｒｕｎ
开关状态２如图３ｂ所示，开关Ｓ，，Ｓ。和Ｓ，接通，二极管Ｄ．导通，其余开关和二极管关断。此时，Ｋ串联电感电压“．对电容Ｃ：，Ｃ，并联充电，该回路等效电阻：
３１万方数据电气传动２０１５年第４５卷第１期马圣全，等：新型开关电容双向ＤＣ—ＤＣ变换器设计耻等警ｗ。饥
＝０．０８６Ｑ电容Ｃ。对¨供电，该等效回路等效电阻
Ｒ６＝ｒｃ＝０．０２Ｑ。模式Ｂ工作时，Ｋ升压到¨分两步：首先Ｋ经过两ＢＯＯＳＴ电路升压，然后再经过开关电容变换电路进一步升压到我们所期望的电压¨。
计，由此可得在电容充电期间，电感电流的变化量为卟铷（７）
３．１．２开关状态２如图２ｂ所示，根据元件的特性和电路的结构，可计算得出电感电流的二阶方程：２Ｌ。Ｃ，争ｈｉ＝０ＣＩ（８）
１
３音＋ｌ，＝
Ｌ８，
３电路工作特性分析令３·１嚣新电舡作在降压械开关控盱丽１Ａｚｏ．＿Ｊ毛
在模式，整个电路工作在降压状态，开关控Ｎ３
制信号如图２ｃ所示。Ｚｏ＝Ｌ—ｃｏｏ－瓦１
３．１．１开关状态１根据开关状态２初始条件：
如图２ａ，在ｔ＝０时刻开关Ｓ，，Ｓ。接通，高压电
源¨开始过对电容Ｃ：，Ｃ，串联充电，电容Ｃ：，Ｃ，串联后可以用Ｃ：，来代替，充电电流为ｊｃ２，《，掣（１）
根据基尔霍夫定律，可得到电路的电压方程为％２ＲＮ…ｉｃ（ｆ）＋％：，（ｆ）（２）
Ｒ。。为电路元件的等效电阻。由于在开关合上之前电容Ｃ２３上已经有电压存储：％。＝％：，（ｏ），屯。＝０。当电容充电到ｄｒ时刻时，电容上的电压和电流大小分别为
％：，（ｆ）：ＶＨ一（ｙＨ一％。）ｅ‰ｌｃ２３（３）
ｆｃ２夕）：警ｅ一皋（４）
由方程可知，电容电压以指数增长，电容电流以指数减小。时间常数ｒ』ＮＣ：。，工程上一般
认为电容经过３ｒ～５ｒｌｊ寸间即可认为充满。本电路中电容电压波动较小，ｄｒ时间内电容Ｃ：，可以充满电，即：≥２游０‰㈦
ｆｃ，，（打）＝…７
在开关状态１，电感Ｌ。续流对电容Ｃ．和Ｕ供电：
￡訾坻：ｆｌｌ＋％一ＶＬ（６）
考虑到Ｒ一，和ＶＤ相对来说很小，可以忽略不３２
ｆＬ．（ｏ）＝，Ｌ，。。％，（ｏ）２％，。ａｘ（９）由此解得电感的电流方程：ｔ∽吐；。攀ｓ·州）（１０）
０（ｆ）＝，㈨ｉｍ
ｃｏｓ（ｃＯｏｔ）＋立｝８１‘ｎ（ｃｏｏｆ）（１ｏ）
从而可以计算出电容电压方程：％，（ｆ）＝（％，。。一吒）一
，Ｌ．。ｉ。Ｚｏｓｉｎ（ｃｏｏｆ）＋■（１１）３．１．３稳态时满足的条件当电路达到稳态时，满足以下条件：滤波电感Ｌ。上的电流在开关电容充电和放电时，变化量
相等，即Ａ／Ｉ｜，Ｄ－＿Ｍ∽。根据以上计算，可以计算出电感电流在开关电容充电和放电时的变化量如下：
Ａ／Ｌ”册掣×ｔＤ＝ＩＬｍｉｎ
ＣＯＳ０９０ｓｉｎＣＯｏ（１一ｄ）Ｔ一，Ｌｍｉ。（１２）
Ⅳ邙＝≠刀（１３）
需要指出的是，在设计系统时，并没有使得系统出现谐振，因此在设计时使：
ＣＯｏ丁《昔由此在开关电容放电时，电感电流的变化量可以简化为旷一矿
ⅣＬｔＤ≈土≯０９０（１一ｄ）Ｔ（１４）
由ＭＬ，Ｄ＝△“。ｃ，从而可得：吒≈（１一∽％，。。（１５）
ｄ丁为一个周期内电感Ｌ，续流时间，（１－ｄ）Ｔ
万方数据