一种基于并联结构软开关技术的自动均压双向直流变换器

双向DC/DC变换器是超级电容辅助动力电动汽车的重要组成部分，它主要起着控制能量双向传递的作用，直接影响着电动汽车的动力性能和能量回收。而作为双向DC/DC变换器的直接应用对象的超级电容，由于单体超级电容器工作电压不高，电压一般为2.7V，在实际应用中，为了满足容量和电压值的需要，大功率辅助能源系统一般需要由多个超级电容串联和并联组合构成，在充放电过程中，由于各单体之间参数的离散性，会导致各串联的单体电压上升或下降速度不同，使到各单体电压不平衡，进而反复导致某些单体过充过放，势必严重影响超级电容组的储能效率及其工作可靠性，所以需要对串联的超级电容组对其进行电压均衡。因此，可以考虑从双向DC/DC变换器中引入电压均衡措施，实现所有超级电容的电压均衡，因此研究一种高效的带有均压功能的双向DC/DC变换器具有较强的意义。 本文设计了一种基于并联结构软开关技术的自动均压双向直流变换器，该变换器由DC/DC电路、DC/AC电路和AC/DC整流电路三部分组成,当中的DC/DC电路采用三重交错并联结构，有效地降低了输入输出的纹波电流，提高了响应速度，减小滤波电路的体积，同时不需要辅助电路就能让所有的功率管的开关通过移相PWM控制方式实现了在软开关，整体损耗低；当中的所提出的一种适用于任意变比变压器的超级电容的电压均衡措施，与现有的电压均衡措施相比，该方法不需要庞大的检测电路，并且兼容任意变比的变压器，对变压器精度要求低，且设计好变压器的变比后可以应用于任意串联数量的超级电容组，灵活性高、通用性强，所需元件相对较少，可实现高效率和小体积。 首先本文提出了一种高效的带有均压功能的双向DC/DC变换器的拓扑，分别对其Boost模式和Buck模式进行了理论分析；然后对其进行硬件设计(各元件参数、IGBT的驱动及其保护等)和软件设计(在DSP2812中实现，包括ADC采样、PWM生成、PID控制器等)；最后，从Simulink仿真和实验调试两个方面测试了纹波电流减小效果、软开关效果和串联超级电容组的均压效果。