双向dcdc变换器研究毕业设计

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1、双向DC/DC变换器研究毕业设计目录摘要ⅠAbstractII第1章绪论11.1课题研究背景11.2双向DC/DC变换器的应用11.2.1不停电电源系统(UPS)11.2.2电动汽车燃料电池电源系统31.2.3航天电源系统41.3双向DC/DC变换器的现状和发展51.3.1双向直流变换器的现状51.3.2双向直流变换器的发展61.4本章小结7第2章双向全桥DC/DC变换器82.1.双向DC/DC变换器的原理82.2双向DC/DC变换器的构成方法92.3隔离型双向全桥DC/DC变换器112.4双向全桥DC/DC变换器的工作原

2、理122.4.1充电模式工作原理142.4.2放电模式工作原理162.5开关管电压尖峰问题162.6本章小结18第3章双向DC/DC变换器主电路元件设计193.1引言193.2高频变压器的设计193.2.1变压器的设计主要包括：磁心选择、匝数计算等。19I3.2.2双向DC一DC变换器中变压器偏磁问题：203.3电感Lf的设计223.4功率开关管的选取233.5本章小结23第四章：DC/DC变换器的PSpice仿真254.1Buck充电电路简化仿真图254.2Boost放电电路简化仿真图：274.3Bcuk充电模式闭环仿真

3、304.4Boost放电模式闭环仿真314.5本章小结33结论35参考文献37致谢39附录141附录245附录349附录455I第1章绪论第1章绪论1.1课题研究背景DC/DC变换器是将一种直流电能转换成另一种形式直流电能的技术，主要对电压、电流实现变换。它在可再生能源、电力系统、交通、航天航空、计算机和通讯、家用电器、国防军工、工业控制等领域得到广泛的应用。通常DC/DC变换器都是单向工作的，主要原因是因为功率开关(SCR，IGBT等)均为单向，并且主功率回路上都有单向导电的二极管，所以能量只能单向流动。然而随着科技和社

4、会的发展，双向直流不间断电源系统、航空电源系统等场合对DC/DC变换器的需求逐渐增加。为了减轻系统的体积重量，节省成本，在电池的充放电系统、电动汽车、不间断电源系统、太阳能发电系统、航空电源系统等场合，双向DC/DC变换器(Bi一direCtionalDC/DCConverter，BDC)获得了越来越广泛的应用。双向DC/DC变换器是一种典型的“一机两用”设备，单向DC/DC变换器只能将能量从一个方向传到另一个方向，双向DC/DC变换器则可以实现能量的双向传输，而且双向DC/DC变换器就是DC/DC变换器的双象限运行，功率

5、不仅可以从输入端流向输出端，也能从输出端流向输入端。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。理论上讲，将单向DC/DC变换器中的单向开关和二极管改为双向开关，则所有的单向拓扑均变为双向拓扑，加上合理的控制就能实现能量的双向流动。双向DC/DC变换器是电力电子变换器的一个新分支，它是伴随着航空航天、电动汽车、电动船舶和新的无污染能源科技的发展而发展起来的。所以说需求是双向DC/DC变换器发展的动力，随着太阳能风能、燃料电池等无污染发电技术的发展和电动汽车技术的发展，会有更多的双向DC/DC变换器拓扑被提出，

6、双向DC/DC变换器的应用将进入新的发展阶段。7第1章绪论1.2双向DC/DC变换器的应用1.2.1不停电电源系统(UPS)不停电电源系统包括直流输出不停电电源系统和交流输出不停电电源系统两种。图1-1是一种DC-UPS的结构框图，由AC/DC变换器、电池组BA和双向DC/DC（BiDC/DC）变换器构成。其工作原理是，当供电正常时，AC/DC变换器将直流母线电压调整到稳态电压，对直流母线上的负载供电，同时经Bi-DC/DC给电池组BA充电，若BA已充足电，则双向变换器不进行功率转换；当供电电源掉电或出现故障时，双向直流变

7、换器将电池组电压转变成直流母线负载所需电压，给负载供电，使负载不断电。相比于直接并接适合直流母线电压等级的蓄电池组构成方式，加入双向DC/DC变换器有以下优势:(1)可以保证直流母线电压恒定，不随电池电压的变化而变化;(2)可以优化蓄电池的充放电管理，有利于延长蓄电池寿命和提高蓄电池利用率。图1-1DC-UPS电源系统双向DC/DC变换器的功能是：供电正常时作为电池组的充电器，保持电池充足电状态；在供电故障后将电池组电压转变为直流母线电压，给负载供电。通常，电池组充电的功率较小，放电时功率较大，因此对Bi-DC/DC的功率

8、等级应依放电功率为准。使用双向DC/DC变换器的好处是，可以将电池的充放电的工作分离出来，用双向DC/DC7第1章绪论变换器单独处理蓄电池的充放电操作，更容易优化充放电过程，对于延长蓄电池的寿命和提高充电效率都有好处。1.2.2电动汽车燃料电池电源系统燃料电池是一种可以将化学能转变成电能的装置，在电动汽