优化设计：PWM+相移控制双向DC-DC变换器

"该PDF文件主要探讨5 kW PWM加相移复合控制双向DC-DC变换器的优化设计，旨在减少开关损耗，适用于多种输入电压场景，如42V和380V。文中提出了一种结合PWM和相移控制的新方案，以解决传统相移控制在幅值不匹配时存在的问题，从而实现更广泛的软开关范围和更低的电流应力。" 在开关电源领域，双向DC-DC变换器扮演着至关重要的角色，尤其在直流不间断电源系统、航空电源系统和电动汽车中。传统的相移控制双向DC-DC变换器虽然能够实现零电压开关（ZVS）条件下的软开关，但当输入和输出电压幅值不一致时，可能会导致较大的电流应力和软开关范围的减小。 PWM加相移复合控制是一种创新的控制策略，可以克服上述局限。它的工作原理是在隔离变压器两侧的开关S1/S3和S2/S4之间采用互补工作模式，通过调整占空比来适应不同的输入输出电压。当占空比设定为输入电压与输出电压比例的nV2/V1时，S1与S3、S2与S4的驱动脉冲可以实现能量的双向流动，即从V1流向V2或反之。 在设计过程中，关键在于降低开关损耗。分析了基于MOSFET和IGBT两种不同开关器件在42V和380V输入电压下的开关损耗，以找到最佳的设计参数。图5展示了在正向模式下，开关周期中的关键波形，这有助于理解能量流动和损耗情况。图6则详细描绘了开关S1的驱动脉冲、漏源电压、反并联二极管电压以及电流波形，进一步揭示了开关损耗的来源。 通过这种方式，该研究提出的控制方案不仅能够确保高效的能量转换，还能优化开关损耗，提高整体变换器的性能。这种优化设计对于提升双向DC-DC变换器在实际应用中的效率和可靠性具有重要意义，尤其在对功率密度和能效有严格要求的场合。