一种新型的零电压开关双向DC-DC变换电源
时间:02-23
来源:EDN
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引言
在许多场合下,需要有能将直流电源进行双向变换的装置,以燃料电池为能源的电动车驱动系统,就是一例。在该系统中,同时具有普通酸铅蓄电池和燃料电池,普通酸铅蓄电池作为车辆冷起动动力,提供12~24V的低电压电源。起动后,用燃料电池提供150~300V的车辆驱动电压。因此,在电动车起动时,要求能将普通蓄电池输出的12~24V直流电压提升到150~300V,以起动系统开始工作。当系统进入正常工作后,用燃料电池的电能,对酸铅蓄电池进行充电,以恢复电池的能量消耗。双向DC-DC电源也可用于供电系统的直流操作电源中,供电系统的直流操作电源,通常用蓄电池作为后备电源,当使用双向直流变换电源后,可有效地减少后备电池的数量。对双向直流电源通常要求其具有高效、隔离、低辐射等特点,同时也要求电路结构简单,易于控制。
系统的结构及工作原理
双向直流变换系统的结构如图1所示,高频变压器T两侧的电源电压不同,电源能量能进行双向传送。从电路结构看系统具有以下特点。
在许多场合下,需要有能将直流电源进行双向变换的装置,以燃料电池为能源的电动车驱动系统,就是一例。在该系统中,同时具有普通酸铅蓄电池和燃料电池,普通酸铅蓄电池作为车辆冷起动动力,提供12~24V的低电压电源。起动后,用燃料电池提供150~300V的车辆驱动电压。因此,在电动车起动时,要求能将普通蓄电池输出的12~24V直流电压提升到150~300V,以起动系统开始工作。当系统进入正常工作后,用燃料电池的电能,对酸铅蓄电池进行充电,以恢复电池的能量消耗。双向DC-DC电源也可用于供电系统的直流操作电源中,供电系统的直流操作电源,通常用蓄电池作为后备电源,当使用双向直流变换电源后,可有效地减少后备电池的数量。对双向直流电源通常要求其具有高效、隔离、低辐射等特点,同时也要求电路结构简单,易于控制。
系统的结构及工作原理
双向直流变换系统的结构如图1所示,高频变压器T两侧的电源电压不同,电源能量能进行双向传送。从电路结构看系统具有以下特点。
图1 DC-DC双向变换电路结构图 电路的特点 用变压器作为隔离高、低压侧分别有既可整流又可逆变的变流装置。用IGBT或MOSEFT管作为开关器件构成桥式或半桥式整流逆变电路。若在图1的整流逆变或逆变整流框中,用全桥电路代换之,则得到双向DC-DC变换器主电路,如图2所示。为充分发挥电路的功能,在高频变压器的右侧接入一个电感Lk,用作电压提升。考虑到在保持功率平衡的条件下,需低压侧提供较大的电流,低压侧的电压波动对高压侧电压的稳定影响较大,因此在高压侧接入储能电感,这样控制输出电压的效果更好。正常情况下的能量流向是,从高压侧向低压侧方向,低压侧的蓄电池处于充电状态,另外低压侧负载需要消耗一定的能量。当能量从低压侧向高压侧流动时,具有短时和大电流的特点,通常只在系统起动或故障状态下出现。
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