宽增益DCDC变换器.pdf

宽增益DC-DC变换器是一种能够在很宽的输入与输出电压范围内提供稳定直流电压输出的电力转换装置，它在电动汽车、微电网、储能系统等众多应用场景中扮演着至关重要的角色。这类变换器能够有效地提升能源的利用率，广泛应用于电力电子技术领域。 双向DC-DC变换器，顾名思义，可以实现能量的双向流动，即既可以工作在升压模式下，也可以工作在降压模式下，这让它在能量管理方面具备更多灵活性。例如，在电动汽车充电器产品中，双向DC-DC变换器可以实现车辆到电网（V2G）的概念，即在不需要使用电动汽车的电力时，可以把电池中的电能返回电网，为电网提供支持，实现负载平衡、峰谷电能调节和系统级成本的降低。 在这份文件中，特别提到了双有源桥（Dual Active Bridge，简称DAB）拓扑结构，这是双向DC-DC变换器的一种典型应用。在双向DC-DC变换器的候选方案中，CLLC变换器与双有源桥变换器是被讨论的两种主要类型。DAB变换器采用两个有源桥（即两个半桥电路）构成，中间通过变压器隔离。通过调节两个桥臂之间的相位差，可以实现能量的有效转移。 DAB变换器具有固定频率和相移控制的特点，使其在实现高效能量传递的同时，还能进行自然的双向功率控制。这种变换器无需使用同步整流（SR）驱动，但面临的问题是，在满负载运行时难以实现零电压开关（ZVS），并且在轻负载以及宽电压范围内可能会失去ZVS功能。文中也提到了相移控制（Single Phase Control，SPC），它指通过控制一个桥臂上的开关管的相移来调节变换器的输出，但同样存在在轻负载和宽电压范围内失去ZVS的风险。 在电动汽车充电器的解决方案中，还提到了分阶段双向EV充电器的概念，这涉及了多个电力电子模块的组合，如双向连续调节模式（CRM）全桥整流器、有源功率因数校正（Active PFC）等。这些解决方案利用多级变换器拓扑结构，在宽输入电压范围内（85~265VAC）提供恒定的输出。 双有源桥拓扑在双向DC-DC变换器中的优势在于其能够提供高效率、宽电压范围的能量传输，并且在不同功率流向时可以采用不同的脉宽调制（PWM）逻辑，控制简单且便于实现。而与之相比，传统的CLLC变换器虽然也能提供宽增益，但其控制系统更为复杂，且在满负载范围内的启动问题以及电压转换范围较窄。 在未来的研究方向中，还应关注如何改善双有源桥变换器在轻负载以及宽电压范围内的ZVS性能，以提高变换器的整体效率和可靠性。此外，变换器的控制变量和调制策略也是未来深入研究的课题。 在电动汽车充电技术中，双向DC-DC变换器的应用不仅能够提高能源利用效率，同时还能减少对传统能源的依赖，对推动可持续能源的发展具有重要意义。随着技术的不断进步和创新，相信未来将会有更多高效、稳定的双向DC-DC变换器方案被提出并应用于实际。