电动汽车用多重化软开关双向DC/DC变换器效率提升研究

"这篇研究论文探讨了一种应用于电动汽车的多重化软开关双向DC/DC变换器。该变换器旨在解决半桥式双向DC/DC变换器在直流连续导通模式(DCM)下的高开关损耗和电压、电流纹波问题。通过采用不额外添加半导体器件的软开关技术，减少了开关损耗，而多重化拓扑结构则有助于降低电压和电流纹波。此外，控制策略采用了电压电流双闭环形式，确保并联结构的电流均衡。论文详细介绍了变换器的拓扑结构，包括三重交错式双向DC/DC变换器的工作原理，并解释了如何通过控制策略实现软开关以提高效率。" 本文的核心知识点如下： 1. **双向DC/DC变换器**：这是一种能够双向调节直流电源电压的电力电子设备，常用于电动汽车(EV)的电池管理系统中，以适应不同工况下的充电和放电需求。 2. **半桥式拓扑**：半桥拓扑结构由两个开关器件组成一个桥臂，可以实现电源的正向和反向转换。在大功率应用中，半桥拓扑需要较高等级的开关器件和较大的电感，导致体积大、效率低。 3. **DCM模式**：直流连续导通模式下，电感电流在整个开关周期内不中断，但会导致较大的电压和电流纹波，增加开关损耗。 4. **软开关技术**：通过巧妙的控制策略，使得开关器件在开通和关断时，其电流或电压接近于零，从而减少开关损耗，提高效率。论文中提到的技术无需额外的半导体器件。 5. **多重化拓扑结构**：将多个基本半桥单元并联，每个单元交错导通，降低单个开关器件的功率等级，减小电感和纹波，提升功率密度。 6. **电压电流双闭环控制**：这种控制方式结合了电压环和电流环，电压环负责整体电压稳定，电流环确保每个单元的电流均衡，解决了并联变换器的均流问题。 7. **死区时间**：在开关驱动信号中引入死区时间，使得上下开关不会同时导通，有助于实现软开关，即零电流开关(ZCS)和零电压开关(ZVS)。 8. **变换器效率**：通过软开关技术和多重化结构，可以显著降低开关损耗，从而提高整个变换器的效率，这对于电动汽车的能源管理至关重要。 9. **电感电流纹波**：通过三个基本半桥单元的交错导通，电感电流的纹波得以减小，提升了系统的稳定性。 10. **应用背景**：电动汽车的动态驾驶条件要求电源管理系统具有高效率和快速响应，该研究提出的变换器设计满足了这些需求，对电动汽车技术的发展具有积极意义。