推挽全桥双向DC-DC变换器的研究

双向DC-DC变换器(Bi-directional DC-DC Converter,BDC)是典型的“一机两用”设备,功能上相当于两个单向直流变换器,可实现能量的双向传输,在不间断电源系统,太阳能发电系统,航空电源系统等场合都有广泛的应用,可以大幅度减轻系统的体积和重量,有重要的研究价值。 本文首先阐述了双向DC-DC变换器的应用背景,给出了由基本的单向DC-DC变换器演变而来的双向DC-DC变换器拓扑,然后针对高电压传输比的大功率场合提出了一种推挽全桥双向DC-DC变换器(Push-pull Full-bridge Bi-directional DC-DC Converter)。文章详细分析了该变换器在电感电流连续情况下的两种工作模式,对其工作原理进行了仿真分析,并设计了一台2000W的试验样机进行了工作原理验证。对推挽全桥双向DC-DC变换器进行了小信号建模。分别建立了降压工作模式下和升压工作模式下的主电路小信号模型,同时建立了电压单环控制下的主电路小信号模型,并用Matlab进行了频域仿真。对推挽侧开关管电压尖峰问题进行了仿真分析,并给出了实验波形。