一种中间电容谐振型级联双向DC-DC变换器

作     者：李福 邓红雷 张国驹 裴玮 邓卫 Li Fu;Deng Honglei;Zhang Guoju;Pei Wei;Deng Wei

作者机构：华南理工大学电力学院广州510640 中国科学院电工研究所北京100190 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2022年第37卷第20期

页      面：5253-5266页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：山东省自然科学基金项目(ZR2021ME249) 中国科学院前沿重点项目(QYZDB-SSW-JSC024) 中国科学院先导A课题项目(XDA_(2)1050100) 国家科技部重点研发专项项目(2017YFB0903300)资助 

主　　题：双有源桥(DAB)变换器 宽电压调节范围 损耗模型 谐振参数设计 

摘      要：为满足分布式储能系统中蓄电池组与直流母线互联时对DC-DC变换器的高效率、高功率密度、宽电压调节范围的要求,该文提出一种中间电容谐振型级联双向DC-DC变换器。该级联变换器的低压侧采用改进的谐振型双有源桥(DAB),与传统DAB不同,该结构利用DAB高频变压器漏感与级联拓扑的中间直流母线电容进行谐振,工作频率在2倍谐振频率且在最高效率点运行;高压侧采用传统双向Buck-Boost拓扑,以提升电路的整体电压调节范围。该级联变换器具有中间直流母线电容小、电压调节范围宽、控制复杂度低、效率高、功率密度高的优点。该文首先,分析了变换器的拓扑结构、工作原理和控制策略;其次,推导了关键状态变量和电压增益;然后,建立了变换器的损耗模型,并据此进行谐振参数设计;最后,搭建了一台额定功率7.5kW的样机,其功率密度为1.15W/cm3,满载效率为95.9%,实验验证了该级联变换器高效率、高功率密度和宽电压调节范围的特性。