一种变压器反极性连接的双向DCDC变换器.PDF

第27卷第4期 电工电能新技术 V01．27，No．4 2008年10月 Advanced ofElectrical and Oct．2008 Technology EngineeringEnergy 一种变压器反极性连接的双向DC．DC变换器 张 涛，瞿文龙 (清华大学电机系，电力系统国家重点实验室。北京100084) 摘要：本文对一种隔离变压器反极性连接时的双向DC．DC变换器进行了研究。隔离变压器副边绕 组极性的不同选择可使变换器分为正向连接型和反向连接型两种。本文介绍了反向连接时变换 器的工作原理和特点。研究了传递的功率与占空比、移相角以及两边电源电压的关系。比较了两 种不同的连接方式对变换器开关器件电流电压应力的影响。在保持50％占空比不变、采用移相调 节功率时，两种拓扑结构具有相同的性能。实验结果验证了这种反向极性连接的变换器也可以正 常地工作于占空比调节方式下。 关键词：双向I)C，I)C变换嚣；变压嚣反极性连接；功率传递；移相控制；占空比控制 中图分类号：TM46． 文献标识码：A 文章编号：1003．3076(2008)04-0057-05 控制方案。这种电路在两边均为电压源的情况下， 1 引言 传递的功率与任何一边的电压值成正比。 双向IX：．I)C变换器可以充当两个电压等级间 图1(a)是变压器绕组正极性连接时的变换器 能量传递的设备，实现能量管理¨’2]，在未来的应用 拓扑，文[3]和[4]对该变换器已有较详细的分析和 中拥有广阔的前景。 讨论。本文主要对图1(b)所示的变压器反极性连 在燃料电池电动汽车中，由于燃料电池的输出 特性比较软，在直流母线与低压辅助电池之间跨接 一个双向DC．I)C变换器，采用一定的控制策略，就 可对燃料电池输出与调速驱动系统的功率需求进行 功率平衡，可减小母线电压的波动，提高驱动系统的 高速性能。在运行过程中，为燃料电池提供了一个 较平稳的等效负载，可使其输出经常接近平均功率。 (-)变压器正极性连接拓扑 with 图l给出了一种对称的半桥结构双向隔离式 (·)topologys-啦pohtrit,／h_I—b玎口er DC．DC变换器的主电路【3一】。两个半桥电路之间靠 高频变压器耦合，两个半桥的中点与输入电源K 和输出电源儿之间分别串入了电感￡。和L：。这 ．种对称的电路结构可以看作一边是半桥和升压斩波 器的复合，另一边是半桥和降压斩波器的复合。开 关管Sl—S4上分别并有电容C。。一C鬟用以实现软 (b)变压器反极性连接拓扑 开关。变压器漏感为L。．和￡越。该主电路在结构上 n_n—bM (b)toook冒withoppod-polarity 较文献[5]中的拓扑多了一个电感￡：，这样使得电 图l变换器的两种拓扑结构 路具有结构对称，在能量双向流动的情况下，可简化 Two convc-栅 隐．1 topolosi醴of 收稿日期：2008．03．19 基金项目：台达电力电子科教发展基金资助项目(D砌瓢