零电流BuckBoost双向DCDC变换器的研究.pdf

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1、第44卷第7期电力电子技术V0l44．No．7PowerElectronicsJuly2010零电流Buck／Boost双向DC／DC变换器的研究黄军，杨世彦，杨威(哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001)摘要：针对中大功率双向DC／DC变换器软开关难以实现的问题，基于耦合电感(变压器)设计了一种无源低损软开关方案．实现了开关管的零电流开通并回馈缓冲能量。详细分析了变换器的工作原理并设计了主要元件参数，据此推导出主要开关器件的开通损耗估算表达式。实验表明，零电流开通效果良好，缓冲电感能量回收效果明显，60kW变换器装置在较宽的功率范围内效率达90％以上。关

2、键词：变换器；软开关；耦合电感；开通损耗中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2010)07—0001-03ResearchoftheZCSBUCk／BoostBi．directionalDC／DCConverterHUANGJun．YANGShi—yan．YANGWei(HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Itisdificulttoachievesoft—switchingforhigh—powerbi—directionalDC／DCconverter

3、．Therefore，apassiveandlowl0sssoft-switchingisdesignedtoachievethezero-currentswitch(ZCS)andrecoverthesnubberenergy．Thispaperanalyzestheoperatingprincipleoftheconverteranddesignstheparametersofthemainelements，andthendeducestheexpressions0ftheturning-onlossofthemainpowerdevices．Theex

4、perimentalresultsindicatethatgoodefectsofZCSandrecyclingsnubberenergyareobtained．Theeficiencyofthe60kWpassiveandlowlossBuck／Boostconvertergetstoabove90％．Keywords：conve~er；soft—switching；coupledinductors；turning—onlossFoundationProject：SupposedbytheEleventhFive·yearScientificandTech

5、nologicalProjectofHeilongjiangProvince(No．GA06A305)1引言变换器电路．用作以超级电容为唯-~Jt_,源、增磁直流功率变换器工作于硬开关方式时。将增大开关电机[5】为牵引电机的城市电动公交客车直流驱动系管的功率损耗．限制开关频率和效率的提高，对于中统变换器。虚线框内为无源低损缓冲电路，用来实现大功率变换器尤为如此．因此必须运用软开关技术开关管的ZCS开通。由于超级电容功率密度大，对来降低开关损耗『1-2]。缓冲能量回馈功率无限制，可充分回收缓冲能量。中大功率双向变换器越来越多地应用于不间断电源、电动车驱动系统、

6、超级电容及蓄电池充放电能量均衡系统【3]等场合。当其用于电动车辆驱动系统时，不但能正向驱动车辆。而且反向回收的制uc上Un；+动能量还可提高车辆10％～20％的续驶里程[41。但中嚼助调电磁源节大功率双向DC／DC变换器软开关实现困难。因此如图1无源低损Buck／Boost双向DC／DC变换器何设计简单、合理的软开关方案是亟待解决的问题。在此研制了一台无源低损软开关Buck／Boost双向以正向电路为例分析电路的工作模态，图2示DC／DC变换器，耦合电感(亦称馈能变压器)在实现出该双向DC／DC变换器的正向等效电路。开关管零电流开通的同时，将缓冲能量回馈到输

7、入侧，改善了开关管工作环境，减小了总的开关损耗。嘉对电路的工作模态进行了详细分析．设计了主要元件参数，并估算了开关管的开通损耗。蔺～iCr牛1I．r：；％=一州i=2电路结构及其工作模态分析．．．=图1为无源低损软开关Buck／Boost双向DC／DC图2无源低损Buck／Boost变换器正向等效电路为便于分析先假设：器件均为理想器件：一个开基金项目：黑龙江省“十一五”科技攻关重点项目(GA06A305)关周期中，。中电流厶基本保持不变，用恒流源代定稿日期：2010—05—2O替；馈能变压器为理想变压器，其匝比为凡：n：；不考虑作者简介：黄军(1981一)，

8、男，湖南长沙人，博士研究生，研有损缓冲电路的影响。各