雙向直流變換器電路解析

這篇文章中為大家?guī)?lái)雙向直流變換器及其工作原理的有關(guān)介紹，主要內(nèi)容如下。

雙向變換器也就是雙向DC-DC變換器，雙向DC-DC變換器是實(shí)現(xiàn)直流電能雙向流動(dòng)的裝置，主要應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車和直流不間斷供電系統(tǒng)等。

雙向直流變換器采用經(jīng)典BUCK/BOOST電路拓?fù)洌邆渖祲弘p向變換功能，即升降壓斬波電路。能量從C1流向C2時(shí)，直流變換器工作在BOOST模式下，實(shí)現(xiàn)升壓功能;能量從C2流向C1時(shí)，直流變換器工作在BUCK模式下，實(shí)現(xiàn)降壓功能。使用雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器，可將耗散的能量返回系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)電池測(cè)試充電能量的循環(huán)利用。返回的能量隨后可用于測(cè)試后續(xù)的電池單元，所產(chǎn)生的功耗只來(lái)自于充放電電源轉(zhuǎn)換效率的損失，不會(huì)因放電的負(fù)載而產(chǎn)生功率損耗。

高效率DC-DC轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)應(yīng)用是作為電池備份系統(tǒng) (BBU) 的接口。在發(fā)生電力故障時(shí)，諸如數(shù)據(jù)中心之類的信息系統(tǒng)通常需要在斷電幾分鐘后的段時(shí)間內(nèi)持續(xù)運(yùn)行，然后經(jīng)由備份電源 (如發(fā)電機(jī))恢復(fù)供電。在此期間，一般采用電池組來(lái)維持設(shè)備的功能。電池組放電時(shí)，該電池組上會(huì)出現(xiàn)壓降因而需要電源轉(zhuǎn)換接口來(lái)維持適當(dāng)?shù)哪妇€電壓。此外，電池組還需要電源來(lái)補(bǔ)充和維持事件后損耗的電量。如果在一個(gè)單體雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器中能實(shí)現(xiàn)電池充電和母線接口功能，就能獲得極大的成本及尺寸優(yōu)勢(shì)。

所謂雙向DC-DC變換器就是DC-DC變換器的雙象限運(yùn)行，它的輸入、輸出電壓極性不變，但輸入、輸出電流的方向可以改變。變換器的輸出狀態(tài)可在Vo-lo 平面的一、二象限內(nèi)變化。變換器的輸入、輸出端口調(diào)換仍可完成電壓變換功能，功率不僅可以從輸入端流向輸出端，也能從輸出端流向輸入端。從各種基本的變換器拓?fù)鋪?lái)看，用雙向開(kāi)關(guān)代替單向開(kāi)關(guān)，就可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。

雙向DC-DC變換器實(shí)現(xiàn)了能量的雙向傳輸，在功能.上相當(dāng)于兩個(gè)單向DC-DC變換器，是典型的 機(jī)兩用”設(shè)備。在需要雙向能量流動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合可以大幅度減輕系統(tǒng)的體積重量及成本，有重要研究?jī)r(jià)值。

實(shí)際上，要實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸，也可以通過(guò)將兩臺(tái)單向 DC-DC 變換器反并聯(lián)連接，由于單向變換器主功率傳輸通路上一般都需要二極管，因此單個(gè)變換器能量的流通方向仍是單向的，且這樣的連接方式會(huì)使系統(tǒng)體積和重量龐大，效率低下，且成本高。所以，最好的方式就是通過(guò)一臺(tái)變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，BDC 就是通過(guò)將單向開(kāi)關(guān)和二極管改為雙向開(kāi)關(guān)，再加上合理的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。

假設(shè)兩相交錯(cuò)并聯(lián) Buck變換器工作在理想條件下，忽略變換器各元器件寄生參數(shù)的影響，令兩相橋臂電感，兩相占空比相等，并且驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相差180°，輸入電壓為Udc，蓄電池端電壓為Ub，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示。同傳統(tǒng)Buck變換器的工作模式類似，兩相交錯(cuò)并聯(lián)Buck 變換器的工作模式有兩種，即連續(xù)工作模式(Continuous Conduction Mode, CCM)和斷續(xù)工作模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)。在 DCM模式下，變換器的帶載能力降低，兩相電感電流會(huì)出現(xiàn)為零的情況，因此在工程應(yīng)用中一般要求變換器工作在CCM模式。在CCM模式下，兩相交錯(cuò)并聯(lián) Buck變換器在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期T內(nèi)的工作模態(tài)分為4個(gè)。

在一一個(gè)系統(tǒng)中的直流電源(或直流源性負(fù)載)間需要雙向能量流動(dòng)的場(chǎng)合都需要雙向DC-DC變換器。因此直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、不停電電源系統(tǒng)、航空航天電源系統(tǒng)、太陽(yáng)能(風(fēng)能)發(fā)電系統(tǒng)、能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(如超導(dǎo)儲(chǔ)能)、電動(dòng)汽車系統(tǒng)等系統(tǒng)中都有其適用場(chǎng)合。

壹芯微科技專注于“二,三極管、MOS(場(chǎng)效應(yīng)管)、橋堆”研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，20年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，擁有先進(jìn)全自動(dòng)化雙軌封裝生產(chǎn)線、高速檢測(cè)設(shè)備等，研發(fā)技術(shù)、芯片源自臺(tái)灣，專業(yè)生產(chǎn)流程管理及工程團(tuán)隊(duì)，保障所生產(chǎn)每一批物料質(zhì)量穩(wěn)定和更長(zhǎng)久的使用壽命，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化生產(chǎn)，大幅降低人工成本，促進(jìn)更好的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)！選擇壹芯微，還可為客戶提供參數(shù)選型替代，送樣測(cè)試，技術(shù)支持，售后服務(wù)等，如需了解更多詳情或最新報(bào)價(jià)，歡迎咨詢官網(wǎng)在線客服！

手機(jī)號(hào)/微信：13534146615

QQ：2881579535