双向DC-DC变换器工作原理及应用

"这篇文档是南京师范大学硕士学位论文的一部分，作者庄元明，专业为电工理论与新技术，指导教师为孙频东和居荣。论文主要探讨了双向全桥DC-DC变换器的研究，包括其工作原理、控制策略以及在不同应用中的作用。" 双向全桥DC-DC变换器是一种关键的电力电子设备，它允许能量在两个直流电源之间双向流动，这在直流不停电电源系统、航天电源、直流电机驱动和混合能源电动汽车等领域有着广泛的应用。这种变换器的核心在于其全桥拓扑结构，由四个开关管组成两个桥臂，能够灵活地控制能量的流向。 如描述中所示，双向直流变换系统的结构包含高频变压器，该变压器允许电源在高低压侧之间进行双向能量传输。在图2.3的双向DC-DC变换电路中，变压器两侧分别设有既能整流也能逆变的变流装置，通常使用IGBT或MOSFET作为开关元件。在整流和逆变过程中，全桥电路被用来替换简单的框图，结合变压器右侧的电感L，可以提升电压。为了稳定高压侧电压，高压侧连接储能电感，这样在保持功率平衡的同时，能更好地控制输出电压。 论文中还提到了在MOSFET或IGBT管的两端反并联Y-极管，以确保在逆变操作时能够实现整流功能。同时，为了实现软开关操作，即开关管的平滑开通和关断，降低开关损耗，提高效率，控制策略的设计至关重要。这种软开关技术使得变换器能够在高频下工作，从而减小设备体积。 论文详细分析了变换器的工作原理，并通过建立模型进行了仿真和实验验证。这些研究不仅有助于理解双向全桥DC-DC变换器的基本运作机制，也为优化其性能提供了理论基础。关键词包括双向DC-DC变换、仿真、电路设计，表明论文涵盖了从理论到实际应用的全面研究。 这篇论文深入探讨了双向全桥DC-DC变换器的工作原理、拓扑结构、控制策略及其在实际系统中的应用，对于理解和改进这类变换器具有重要的参考价值。