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《高壓多電平雙向DC-DC變換器文獻綜述.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、高壓多電平雙向DC-DC變換器文獻綜述本次文獻調研的主題為高壓多電平雙向DC-DC變換器。下載到的文獻中與該主題相關的有10篇，完全符合該主題的文獻有參考文獻⑴⑵⑶［4］,其它6篇文獻則側重于高壓和雙向這兩個關鍵詞。以下是文獻調研的主要內容。二、主要內容文獻［1］⑵介紹了一種電容箝位的模塊化多電平雙向DC-DC變換器。該變換器由5個獨立的模塊級聯(lián)而成，每個模塊由三個M0S管和一個箝位電容組成,如下圖所示。通過控制每個模塊中M0S管的通斷可以使每個模塊運行在正常工作和旁路狀態(tài)，選定不同模塊的工作狀態(tài)可以實現(xiàn)不同電平的輸出，并且可以使輸入輸出電壓的比值不同。從
2、每個模塊的電路結構可以看出，能量可以實現(xiàn)雙向流動。從下圖1可以看出整個電路中沒有像常規(guī)的DC-DC變換器那樣使用電感作為儲能裝置，這種無感設計的原則提高了裝置的效率和可靠性。本文中作者的實驗裝置功率為5kW,屯平數(shù)為6。當輸入屯壓為250V,負載為1.76Q時，裝置效率達到了95.1%。Module1Module2Module3Module4Module5圖1.電容箝位的模塊化多電平雙向DC-DC變換器文獻［3］介紹的電容箝位的模塊化多電平雙向DC-DC變換器與上文介紹的拓撲結構一樣。文中詳細分析了該電路的不同工作狀態(tài)和等效電路圖，該拓撲相比傳統(tǒng)的飛跨電容
3、型多電平變換器可以減少開關管的數(shù)量和電容耐壓等級。文獻［4］介紹的模塊化多電平雙向DC-DC變換器的拓撲結構類似于測井變頻電源的拓撲結構，它的每個模塊拓撲為移相全橋電路，整個變換器由模塊的輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)組合而成，如下圖2所示。之所以采用這樣的拓撲是與作者研究的方向一一波浪能發(fā)電有關。在文中，作者著重敘述了梯形載波的控制方法與三角載波控制方法的不同,提出了梯形載波控制方法能夠提高裝置的效率。梯形載波控制方法中的開關頻率是通過迭代的算法計算得到的。該方法最大的優(yōu)點是根據(jù)實際的功率需求情況,依據(jù)裝置的效率曲線來決定每個模塊是處于并聯(lián)工作狀態(tài)還是旁路工作狀態(tài)。在
4、文中作者通過兩模塊的實驗來證明梯形載波控制方法能夠使裝置運行在最大效率點處。圖2.模塊化多電平雙向DC-DC變換器文獻［5］介紹了一種高壓雙向單端反激變換器，該拓撲結構如下圖3所示。圖3.高壓雙向單端反激變換器在充電模式下開關頻率是變化的，在放電模式下開關頻率是固定的。這種拓撲結構主要應用在容性負載的機械傳動裝置中進行供電。該裝置的特點是可以實現(xiàn)寬范圍的電壓輸出和高的效率。文獻［6］介紹的雙向DC-DC變換器主要應用在儲能系統(tǒng)中，主電路拓撲如下圖4所示。該拓撲分為5個部分，低壓電路、箝位電路、中壓電路、升降壓電路和高壓電路5個部分。該拓撲最主要的特點是使用
5、的開關器件較少，采用3個開關管就能實現(xiàn)能量的雙向流動。在保證耦合電感匝數(shù)相對較少的情況下依然能實現(xiàn)較高的電壓增益和效率。由于耦合電感的使用，當電路處于升壓狀態(tài)時開關管的屯壓應力與輸入屯壓沒有直接的關系，這使得對于不同的電壓等級的電池作為輸入電源時該電路依然可以使用。ClampedCircuitStep-DownCircuitIligh-Vollage-SidcCircuitLou?Voltage-SidcCircuit—LsC2Middled-VoltageCircuit■■■■■■■■■■■■■■■?>圖4.儲能系統(tǒng)屮的雙向DC-DC變換器3—w—Dt文
6、獻［7］介紹的高壓雙向DC-DC變換器應用在電力機車(3kV,l.5kV和0.75kV)當中，其主電路拓撲結構如下圖5所示。圖5.電力機車中的高壓雙向DC-DC變換器相比現(xiàn)在的單相多電平中點箝位的DC-DC變換器，該變換器對于箝位二極管和電容的耐壓等級要求較低，這樣可以降低裝置的成本和體積。圖中是一個4單元模塊的變換器，根據(jù)實際使用需求還可以增加模塊的數(shù)量。文獻［8］介紹的高壓DC-DC變換器拓撲結構如下圖6所示，該拓撲結構具有以下特點：一、由于DC-AC部分采用三模塊串聯(lián)而成，因此開關管電壓應力為輸入電壓的三分之一，可選擇低耐壓等級的開關管，且可減小導通
7、損耗；二、采用的軟開關技術可以減小開關損耗；三、因為變壓器的使用，裝置輸岀電流增加3倍，增大了裝置的功率等級。本文作者的試驗裝置額定參數(shù)為4.5kW,輸入1000V,輸出48V。leg1leg3leg4commonleg文獻［9］介紹的高壓DC-DC變換器拓撲結構如下圖7所示。從拓撲可以看出變壓器原邊主電路組成其實可以為4個全橋諧振變換器，這是個全橋諧振變換器的諧振電容的容值是從大到小，因此這4個全橋諧振變換器是單獨受控的。因為不同的諧振電容容值，所以每個全橋諧振變換器的輸出屯壓不同，通過控制每個全橋諧振變換器的工作時間可以在變壓器輸出側得到16種電壓值。
8、這里開關管的通斷是依據(jù)不同的功率需求來確定的。如果將每個全橋諧振變
