双向DC/DC变换器在混合动力汽车中的应用研究

混合动力汽车融合了内燃机汽车和电动汽车的优点,在不降低动力性的前提下,可大幅提高燃油经济性及减少汽车排放,而且其续驶里程不受限制,价格适中,适合产业化,是目前清洁汽车研究的主要方向。美、日及欧洲等许多发达国家投入大量资金和人力进行相关研究,我国也将混合动力汽车作为重点攻关项目。因此,对混合电动汽车关键技术的研究具有非常重要的现实意义。其中,能量可双向流动的DC/DC变换器是混合动力汽车中的关键技术之一。它是储能元件与电动机之间的主要接口,是实现汽车在行驶过程中对能量回收的关键部件。故研究能量可以双向流动的性能优越的DC/DC变换器具有十分重要的意义。 文中首先介绍了混合动力汽车的特点、研究现状及发展趋势,然后在全面分析研究双向DC/DC变换器拓扑与控制策略的基础上,结合级联型变换器与推挽/全桥结构变换器的优点,提出了一种新颖的大功率级联式DC/DC变换器。该变换器由前级带变压器隔离的Boost变换器和后级推挽变压器共同完成升压,输出利用二极管整流桥整流,并通过耦合电感能量反馈辅助电路,实现了所有开关管的软开关。这种变换器效率高,稳定性强,减少了变压器的匝比,适合应用在原副边电压等级相差比较大的场合。 文中结合新型软开关双向DC/DC变换器在混合动力汽车动力系统中的应用,从正向(Boost)和反向(Buck)两种模式对变换器拓扑的工作原理、换流过程和软开关条件进行了详细的理论分析,在此基础上研制出一台实验样机,实验结果与理论分析一致。