一种新型软开关PWM双向DC/DC变换器的研究

双向DC/DC变换器是根据需要调节能量双向传输的直流到直流的变换器。随着科技和生产的发展，对双向DC/DC变换器的需求越来越多，主要有直流不停电电源系统、航天电源系统、直流电机驱动系统、混合能源电动汽车、装甲车电源系统等应用场合，而大功率双向DC/DC变换器技术是电力电子领域的一个难点问题 在某大型车载电源系统中所需的双向DC/DC变换器，其主要实现的功能是实现能量的双向流动：①将270V直流电转换成48V直流电给蓄电池充电，其主要技术指标有：额定功率5kw；电源电压：270V±10％(DC)；额定输出电压：48V(DC)；额定电流：102A；过载能力：150A，2分钟；效率大于等于85％，具有过压、欠压、过流等保护功能。②将蓄电池的28V直流电转换成270V直流，额定功率7.5kw额定电流：28A；过载能力40A，2分钟；效率大于等于85％，具有过压、欠压、过流等保护功能。 鉴于上述特殊要求，为实现能量的双向流动问题，提出了一种新型的双向DC/DC变换器拓扑结构；桥式双向直流变换器适合大、中功率场合，并且较易通过移相控制实现软开关，本文在系统分析了双向PWM DC/DC全桥变换器的两类软开关方式(即零电压(ZVS)和零电压-零电流(ZVZCS))后，针对本课题确定了其控制策略即PS-FB-ZVZCS-PWM方式。 新型拓扑结构的特点：新型拓扑结构为有隔离变压器和无源辅助网络的移相全桥ZVZCS-PWM变换器，从两边看都是全桥移相式ZVZCS-PWM功率变换器；拓扑结构简单。 本论文对基于PS-FB-ZVZCS-PWM软开关的双向DC/DC变换技术进行了拓扑结构和控制方法的理论分析、Pspice仿真和实验，并得出了相应的仿真和实验波形。采用PIC单片机控制，通过无源谐振电路、饱和电感、UC3875移相控制，新型变换器中所有有源开关管均能在双向工作模式中实现软开关，变换器有较宽的软开关负载适应范围，减小了开关损耗；同时运用同步整流器工作方式，降低了变换器的通态损耗。从而将大大缩小变换器的体积和重量，提高变换器的功率密度。