双向全桥DC-DC变换器设计与磁芯选择分析

"这篇硕士论文主要探讨了双向全桥DC-DC变换器的设计、控制策略及其应用。作者庄元明在导师孙频东和居荣的指导下，研究了这种变换器在直流不停电电源系统、航天电源系统、直流电机驱动系统和混合能源电动汽车等领域的应用。论文详述了双向DC-DC变换器的基本单元，分析了新型软开关双向变换器的工作原理，并提出了一种基于全桥拓扑结构的软开关控制策略。通过隔离变压器，实现了在不增加额外器件的情况下，双向传递电能，优化了设备体积并提升了效率。此外，论文还提供了变换器的工作原理分析、建模、仿真结果和实验数据。" 在本文中，双向全桥DC-DC变换器的核心在于其灵活性和能效。双向传输能力使其在需要调节能量流向的场景中发挥关键作用，例如在电力存储系统中。全桥拓扑结构允许四个开关管分别属于两个桥臂，这种结构便于实现软开关操作，降低开关损耗，从而提高开关频率，减小变换器的体积。 控制策略是设计的关键部分，它涉及到如何精确控制每个开关管的开通和关断，以确保系统的稳定运行和高效能量转换。论文提出的新型软开关控制策略旨在优化开关性能，减少谐波失真，提高整体效率。 在设计过程中，选择合适的磁芯材料和结构对于高频变压器的性能至关重要。文中选择了G系列国产铁淦氧软磁罐形磁芯，其牌号为R2KB/M。考虑到磁芯的工作磁感应强度，通常选取饱和磁感应强度的一半至三分之一作为最大工作磁感应强度，以防止过饱和并保持良好的磁性能。 在实际应用中，双向全桥DC-DC变换器的参数设定是关键，包括开关频率、输入电压、输入电流、输出电压以及开关管的选择。例如，文中提到的参数设定为开关频率20-30KHz，输入电压12V，输入电流2A，输出电压36V，并选择了BUP304作为开关管。 最后，整体电路的调试确保各个部分协同工作，以达到预期的性能指标。通过建模和仿真，论文验证了设计的有效性，并提供了实验结果，进一步证明了双向全桥DC-DC变换器在实际应用中的可行性和优越性。