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移相双全桥DC-DC变换器软开关技术研究

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双向DC-DC变换器软开关技术研究

双向DC-DC变换器软开关技术研究
船 电技 术Ｉ 控制技术
Ｖｌ１ ｏ ２１． ｏ３ － Ｎ ． ０１ ５ ５
双 向 ＤＣ Ｄ ． Ｃ变换器 软 开关技 术研 究
高晓峰 汪伟 石媛
ｆ 国船 舶 重 工 集 团 公 司 七 一 二 研 究 所 ，武 汉 ４ ０ ６ ） 中 ３ ０ ４ 摘 要 ：本文 分析 了移相 全桥 Ｚ ＶＳ 变 换 技 术 的 工 作 原 理 ，给 出 了 谐 振 电 感 的 选 取 条 件 ， 采 用 双 向 ＤＣ ＤＣ ・
—
Ｉ ６ Ｂ ６ 口 Ｄ＝ ８ ｏ Ｄ＋ｃ ８ Ｂ＝ 五 １ｃ ＿＿ ＪＪ ｌ － ＿ Ｔ
●— ——— ●～
ｊ 】 １
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——● ———－ ——— —— ●——— —●—— ——— ——— ——— ———— ——— ●—— —ｒ 一
Ｋｅ ｒ ｓ ｂ・ｉ ｃｉｎ ｌＤＣ ＤＣ ｃ ｎ ｅｔｒｐ ａ ｅｓ ｉ ｏ ｔ ｌｚｒ －ｏｔｇ ｙｗｏ ｄ ： ｉ ｒ ｔ ａ， ／ ｏ ｖｒｅ， ｈ ｓ —ｈ ｔ ｎｒ ， ｅｏｖ ｌ ｅ － ｅ ｏ ＂ ｄ ＂ － ｆ ｃ ｏ＂ － ａ
ｌ 引言
双 向ＤＣ— ＤＣ变 换 器 被 广 泛 应 用 在 直 流 不 停 电 电源 系统 、航 天 电源 系 统 、 电动 汽 车 及 电池 充 电器 等 场 合 ， 以实 现 直 流 功 率 的双 向传 输 。为 Ｊ 了减 小变 换 器 的体 积 和 重 量 需提 高开 关 频 率 ，而 传 统 变换 器 开 关 频 率 的提 高会 增 加 开 关 损 耗 ，降 低 系 统 效 率Ｌ 。近 年 来 出现 了 解 决这 个 问题 的不 ２ Ｊ 同 方 案 。研 究 较 多 的 有谐 振 、准 谐 振 或 多 谐振 技 术 方 案 ， 这 些 方 案变 换 器 的 电压 电流 应 力较 高 ， 但

软开关双向DCDC变换器的研究

软开关双向DCDC变换器的研究

软开关双向DCDC变换器的研究一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，DC/DC变换器在各种电源管理系统中扮演着越来越重要的角色。

特别是在电动车、可再生能源系统、数据中心以及航空航天等领域，DC/DC变换器的性能优化和效率提升成为了研究的热点。

传统的DC/DC变换器在开关切换过程中存在较大的开关损耗和电磁干扰，影响了其整体效率和稳定性。

因此，研究和开发新型的DC/DC变换器技术，特别是具有软开关特性的双向DC/DC变换器，对于提高电源系统的效率和可靠性具有重要的理论价值和实际应用意义。

本文旨在深入研究软开关双向DC/DC变换器的基本原理、拓扑结构、控制策略及其在实际应用中的性能表现。

文章首先介绍了DC/DC变换器的基本概念和分类，分析了传统DC/DC变换器存在的问题和挑战。

然后，重点阐述了软开关技术的原理及其在双向DC/DC变换器中的应用，包括软开关的实现方式、拓扑结构的选择以及相应的控制策略。

本文还将对软开关双向DC/DC变换器的性能评估方法进行探讨，包括效率、稳定性、动态响应等指标的分析和比较。

本文将通过仿真和实验验证，对所研究的软开关双向DC/DC变换器的性能进行验证和评估。

通过对比分析不同拓扑结构和控制策略下的实验结果，为软开关双向DC/DC变换器的优化设计和实际应用提供有益的参考和指导。

本文的研究成果将为电力电子技术的发展和电源系统的性能提升提供新的思路和解决方案。

二、软开关双向DCDC变换器的基本原理软开关双向DC-DC变换器是一种新型的电力转换装置，它结合了软开关技术和双向DC-DC变换器的优点，旨在提高转换效率、减小开关损耗和降低电磁干扰。

其基本原理主要涉及到软开关技术的运用以及双向DC-DC变换器的工作模式。

软开关技术通过在开关管电压或电流波形上引入零电压或零电流区间，实现了开关管的零电压开通（ZVT）或零电流关断（ZCS），从而极大地减小了开关损耗。

在软开关双向DC-DC变换器中，通过采用谐振电路、辅助开关或变压器等元件，实现了开关管的软开通和软关断，从而提高了变换器的效率。

移相全桥软开关DCDC变换器的研究

移相全桥软开关DCDC变换器的研究
ｆ传统移相全桥ＺＶＳ ＤＣ／ＤＣ变换器具有两个主要的缺点：～是副边占空比丢 失较大，二是变换器在轻载时无法实现滞后桥臂开关管的ＺＶＳ。ＺＶＳ的实现是
以牺牲变压器副边一定量的占空比为代价的，它无法消除只能尽量减小。在低压 大电流输入的情况下，副边占空比的丢失尤为严重，导致变换器的效率低下，使 得实现ＺＶＳ变得没有意义。论文通过在传统移相全桥ＤＣ／ＤＣ变换器的变压器原 边串入可饱和电感，大大减小了副边占空比的丢失，同时在滞后桥臂并联辅助谐 振网络，使得滞后桥臂开关管在轻载时也能实现ＺＶＳ，并迸一步减小了副边占 空比的丢失。可饱和电感和辅助谐振网络的引入解决了低压大电流输入情况下宽 负载范围内实现ＺＶＳ和副边占空比丢失严重的矛盾，在实现ＺＶＳ的同时将副边 占空比丢失减小到几乎为零，使得移相全桥ＺＶＳ技术能够很好地应用于这类
ａｄｏｐｔｓ Ｐｈａｓｅ—Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｕｌｌ—Ｂｒｉｄｇｅ ｚｅｒｏ—ｖｏｌｔａｇｅ—ｓｗｉｔｃｈｅｄ（ＰＳ ＦＢ ＺＶＳ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｈａｒｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｗａｓｔａｇｅ．Ｉｔ ｇｅｔｓ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔｓ．
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．
±里！！兰堕皇三！壅堕堡：！兰垡堕苎
鳖塑全堡墼墅茎里璺竺￡奎垫墨！！！！里
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｃｏｎｔｒｏｌ
ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｐａｒｔ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｓｏｍｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ

ZVS移相全桥双向DC／DC变换器

ZVS移相全桥双向DC／DC变换器
山西 电子 技术 ２１ ０ ０年第 １期
文 章 编 号 ：６４ ７ （０ ０ ０ － ０ ￣２ １７ ４５ ８ ２ １ ） １ ０ ５ ０
应 用 实践
Ｚ Ｓ移 相 全 桥 双 向 Ｄ ／ Ｃ变换 器 Ｖ ＣＤ
张 波 ，曹丰文 ，索 迹 ，高金 生
（ 苏州市职 业大 学 电子信 息工程 系， 苏 苏州 ２５０ ） 江 １１４
用软开关技术 ， 同样软开关技术还可 以显著减少开关过 程中
激起 的振 荡 ， 可大幅地 提高开关 频率 ， 更好地 实现 开关 电源
小 型 化 、 效 率 的 优 点 。 因 此 致 力 于 开 发 新 型 软 开 关 双 向 高 Ｄ — Ｃ变 换 器 的 研 究 很 有 必 要 ， 时 软 开 关 双 向 Ｄ —Ｃ 变 ＣＤ 同 ＣＤ 换 器 是研 究 的 热 点 内 容 。
换 器 中使 用 最 多 的 一种 软 开 关 控 制 方 式 ， 是 谐 振 变 换 技术 它
和Ｐ ＷＭ技术 的结 合 ， 具有 容易 实现 Ｚ Ｓ开 关 、 Ｖ 响应 速度 快 等优 点 ， 自提 出以来获得 了广 泛的研究 。图 １中 Ｄ １～／ ９ ４分 别是 ｓ ～ｓ １ ． ４的内部寄生 二极 管 ， １～ｃ Ｃ ４分别 是 ． ｓ Ｓ １～． ４的 寄生 电容或其 寄生 电容 与外 接小电容的等效 ， 中 Ｃ ：Ｃ ， 其 １ ３
Ｓ ｌ
图 １ 桥 式 直 流 变 换 器
Ｃ ２
一
＿Ｊ ＿ｌ
Ｃｎ — —＿ ▲ Ｊ Ｃｂ ｌ
＝
Ｄ２
Ｃ ２＝Ｃ ， ｂ ４ Ｃ 是隔直 电容 ， 是为防止变压器铁心 因不对称 导致
直 流偏 磁饱 和 ，ｒ 变 压器 原边 漏 电感 与外 串 电感之 和。 Ｌ是

移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器软开关过程的分析

移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器软开关过程的分析

移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器软开关过程的分析肖旭;张方华;郑愫【摘要】移相+PWM控制结合了移相控制和PWM控制的优点,可以减小变换器的电流应力和通态损耗,减小环流能量,提高变换器传输功率的能力,扩宽开关管零电压关断(ZVS)的范围.本文以移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器为研究对象,给出了变换器在各种工作模式下开关过程的等效电路模型,以及漏电感电流和结电容电压的表达式.分析了各开关管ZVS开通的条件,以及影响各开关管实现ZVS的非理想因素.最后给出了在特定功率软开关条件下的参数设计方法,通过仿真和实验证明了理论分析与参数设计方法的正确性.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)016【总页数】10页(P17-25,55)【关键词】相移+PWM;双向DC-DC;双Boost半桥;ZVS【作者】肖旭;张方华;郑愫【作者单位】南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TM4610 引言双向DC-DC变换器具有可以实现能量的双向传输、功率密度高等优点，在UPS、航空航天电源系统和电动汽车等场合具有很大的应用潜力[1-11]。

移相控制双向 DC-DC变换器具有易于实现软开关、变换效率高、功率密度高和动态响应快等优点，得到了广泛关注[1,6]。

由于移相控制主要是利用变压器的漏感传递能量，当输入、输出电压不匹配时变换器的电流应力和通态损耗会大大增加，同时增大了环流能量，还会影响软开关的实现，不利于变换器效率的提升[1,6-11]。

因此文献[7]提出一种移相+PWM控制方式的双向DC-DC变换器，引入PWM控制，相当于在电路中加入一个电子变压器，使得变压器一次、二次电压匹配，从而减小了变换器的电流应力，减小了通态损耗和环流能量，提高了变换器传输能量的能力，拓宽了零电压开关的范围。

移相全桥ZVZC软开关DC_DC稳压电源分析与设计_吕春锋

移相全桥ZVZC软开关DC_DC稳压电源分析与设计_吕春锋
断电容 Cb 放电，由于阻断电容 Cb 较大，其自身电压在放电过
(e)
4
(f)
5
图 ３ 换流过程模态
VDR2 流过负载电流。 要实现滞后桥臂零电流，原边电流需在滞后桥臂开通前
减小到零。由开关模态 2 可知，原边电流线性减小：
V (t ) − V (t ) ?V
(1)
i (t) − I ?V (t ? t ) / L
?V (t ) ? V (t ) ? 2 C V / C ?
V ? I ?t / C ? 2 C V / C ? ?V
(5)
一般 Cr垲Cb，式(5)可以简化为：
程中近似不变，而变压器原边电流近似线性减小。
V − I ?t / 2 C
(6)
如图 3(d)所示，开关模态 3 换流过程如下：[t2-t3]期间，阻
通常所说的硬开关，在开通和关断时会产生较大的开关 损耗，开关频率越高，损耗越大。软开关电源是在开关器件通 断条件下，加在其电压上电压为零，即零电压开关(ZVS)，或者 通过开关器件的电流为零，即零电流开关(ZCS)。软开关技术 显著解决了元件开关时刻产生的损耗，可以更大幅度地提高 开关频率，这种软开关的方式为缩小电源体积和提高电源效 率创造了条件。移相全桥零电压零电流软开关(ZVZCS)DC-DC 变换器是在移相全桥 ZVS 的基础上发展而来的，其工作模式 基本上克服了 ZVS 和 ZCS 软开关模式的固有缺陷，使全桥变 换器的超前桥臂实现 ZVS，而滞后桥臂实现 ZCS，在中、大功 率开关电源中具有广泛的应用。其超前桥臂的零电压实现是 通过并联电容电压不能突变完成的，滞后桥臂的零电流是通 过串联隔直电容和漏感谐振，从而使电流能量转移到了电容 中，滞后桥臂串接的二极管阻止了关断后的反向电流，减弱了 环路损耗[1]。

双重移相控制的双向全桥DCDC变换器及其功率回流特性分析

双重移相控制的双向全桥DCDC变换器及其功率回流特性分析

双重移相控制的双向全桥DCDC变换器及其功率回流特性分析一、本文概述本文旨在对双重移相控制的双向全桥DCDC变换器进行深入研究，并探讨其功率回流特性。

随着电力电子技术的快速发展，DCDC变换器作为能源转换与管理的核心组件，广泛应用于电动汽车、可再生能源系统、数据中心等众多领域。

其中，双向全桥DCDC变换器因其高效率、高功率密度和灵活的能量双向流动特性而受到广泛关注。

双重移相控制策略作为一种先进的调制方法，能够有效优化双向全桥DCDC变换器的性能。

它通过独立控制两个桥臂的移相角，实现输出电压和电流的精确调节，同时提高变换器的整体效率。

然而，双重移相控制策略也带来了复杂的功率回流问题，即在变换器工作过程中，部分功率会在不同桥臂之间回流，导致能量损失和效率下降。

因此，本文将对双重移相控制的双向全桥DCDC变换器的功率回流特性进行深入分析。

我们将建立变换器的数学模型，明确功率回流产生的机理和影响因素。

然后，通过仿真和实验验证，研究功率回流对变换器性能的影响程度，并提出相应的优化措施。

我们将总结双重移相控制策略在双向全桥DCDC变换器中的应用前景，为相关领域的研究和实践提供参考。

二、双重移相控制的双向全桥DCDC变换器基本原理双重移相控制的双向全桥DCDC变换器是一种高效、灵活的电能转换装置，能够实现双向的电能传输和功率回流。

其基本原理在于通过两个独立的移相控制策略，分别控制全桥变换器的两个桥臂，从而实现输入与输出之间的电压和电流的灵活调节。

变换器由两个全桥电路组成，每个全桥电路包括四个开关管，通过控制开关管的通断状态，可以实现电能的输入和输出。

双重移相控制策略则通过独立控制两个全桥电路的移相角，实现电能的高效转换。

在功率回流过程中，双重移相控制策略可以有效地调整回流电流的大小和方向，从而实现功率的高效回流。

具体而言，当变换器工作在逆变状态时，通过调整移相角，可以控制回流电流的大小和方向，使其与输入电流相匹配，从而实现功率的高效回流。

第十章 软开关技术2——移相控制ZVS_PWM_DC-DC全桥变换器.

第十章 软开关技术2——移相控制ZVS_PWM_DC-DC全桥变换器.
量很容易满足式8.18。
❖ 3.滞后桥臂实现ZVS
滞后桥臂要实现ZVS比较困难。在滞后桥臂开关过程中，变压器副边是短
路的，此时用来实现ZVS的能量只是谐振电感中的能量，如果不能满足
下式，就无法实现ZVS。
1 2
Lr I22
ClagVin2
1 2
CTRVin2
（8.19）
10.3. 4 实现ZVS的策略及副边占空比的丢失
所谓副边占空比丢失，就是副边占空比DS 小于原边的占空比 DP 。
产生副边占空比丢失的原因是：存在原边电流从正向（或负向）变化到负
向（或正向）负载电流的时间，这部分时间与二分之一开关周期的比值
就是副边的占空比丢失 Dloss，即
Dloss
t25 TS / 2
而
t25
Lr
[I2
ILf Vin
(t5) /
要实现开关管的零电压开通，必须满足下式：
E
1 2
CiVin2
1 2
CiVin2
1 2
CRTVin2
CiVin2
1 2
CRTVin2
(i=lead， lag)
（8.18）
❖ 2.超前桥臂实现ZVS
超前桥臂容易实现ZVS。在超前桥臂开关过程中，输出滤波电感Lf 是与谐
振电感 Lr串联的，此时用来实现ZVS的能量是Lf 和 Lr中的能量。这个能
K]
那么有：Dloss
2Lr
[I2 ILf (t5 ) / Vin TS
K]
可知：① Lr越大，Dloss 越大；②负载越大，Dloss越大；③ Vin越低，Dloss 越大。 Dloss的产生使DS 减小，为了得到所要求的输出电压，就必须减小原副边的

基于扩展移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关

基于扩展移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关

2020·6（上）《科技传播》144基金项目：沈阳市科技双百计划（Y17-0-007）。

作者简介：李岩，王坤明，郭昊，侯冰冰，井永腾，沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心。

基于扩展移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关李 岩，王坤明，郭 昊，侯冰冰，井永腾摘 要 新能源的高效利用是影响未来社会发展的重要因素，能源路由器中的双有源桥是提升新能源利用率的关键。

提高双有源桥变换器效率的有效途径是通过移相控制实现变换器的软开关。

因此，文章针对扩展移相控制下的双有源DC-DC 直流变换器的软开关实现问题，分析了稳态运行下直流变换器的具体工作模态，给出了变换器一次侧和二次侧实现软开关的参数设计条件。

最后，根据设计的参数，搭建了一台样机进行试验，仿真结果与试验结果均表明了提出的软开关设计方法的可行性和有效性。

关键词 双有源直流变换器；扩展移相控制；软开关；移相角；死区时间中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2020）260-0144-031 概述近年来，我国工业迎来了高速发展，能源问题越来越成为推动经济发展的关键因素。

随着传统化石能源资源的日渐枯竭，大力发展新能源，成为加速我国经济发展，实现中华民族伟大复兴的中国梦的必由之路。

目前，风能，太阳能等清洁能源已经大规模并网，为了适应这种改变，各种交流－直流储能设备加入了电网，新能源发电渗入到配电终端，发电方式也正转变为集中式，分布式并存，同时，以电动汽车为代表的新型负载日益增加。

因此，复杂性和多样性是未来电网的主要特点，能源能多向，自由流动是未来电网的主要要求，为了提高未来电网的运行效率，提出了电能路由器的概念[1-2]。

电能路由器包括整流级，逆变级以及中间级。

中间级最典型的拓扑结构是能够实现能源双向流动的双有源桥直流变换器。

提高变换器效率的有效途径是通过移相控制实现变换器的软开关，从而提高功率密度[3]。

软开关（Soft-Switching）是相对于硬开关(Hard-Switching)而言的。

基于+ARM+的移相全桥+DC-DC+变换电路软开关的研究

基于+ARM+的移相全桥+DC-DC+变换电路软开关的研究

分类号学号 M200971907 学校代码 10487 密级硕士学位论文基于ARM的移相全桥DC-DC变换电路软开关的研究学位申请人：袁野学科专业：控制理论与控制工程指导教师：程善美教授答辩日期：2012年2月10日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for theDegree of Master of EngineeringResearch on Soft Switch of Phase-Shifted Full Bridge DC-DC Converter Based on ARMCandidate : Yuan YeMajor : Control Theory and Control EngineeringSupervisor : Prof. Cheng ShanmeiHuazhong University of Science & TechnologyWuhan 430074, P. R. ChinaFeb., 2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□，在______年解密后适用本授权数。

本论文属于不保密□。

(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文摘要随着电力电子技术的发展，开关电源越来越趋向于高频化。

软开关双向DCDC变换器的研究

软开关双向DCDC变换器的研究

软开关双向DCDC变换器的研究一、本文概述1、介绍双向DCDC变换器的研究背景和意义随着可再生能源和电动汽车等领域的快速发展，对于高效、可靠且智能的电力转换系统的需求日益增加。

双向DC-DC变换器作为一种能够实现电能双向流动的电力转换装置，在这些领域中发挥着至关重要的作用。

本文旨在深入研究软开关双向DC-DC变换器的相关技术和应用，为提升电力转换系统的效率和可靠性提供理论支持和实践指导。

双向DC-DC变换器的研究背景主要源于其广泛的应用场景。

在可再生能源领域，如太阳能和风能发电系统中，由于电源的不稳定性和间歇性，需要一种能够灵活调节电能流动的装置来确保电力系统的稳定运行。

在电动汽车领域，双向DC-DC变换器可以实现车载电池与超级电容之间的能量双向流动，从而提高电动汽车的能量利用效率和动态性能。

研究双向DC-DC变换器的意义在于，通过优化其控制技术和拓扑结构，可以提高电力转换系统的效率和可靠性，降低能量损耗和系统成本。

随着智能电网和分布式发电系统的快速发展，双向DC-DC变换器在电能管理、优化调度和故障隔离等方面也发挥着越来越重要的作用。

因此，对软开关双向DC-DC变换器的研究不仅具有重要的理论价值，还具有广阔的应用前景。

本文将对软开关双向DC-DC变换器的相关技术和应用进行深入研究，旨在为其在可再生能源、电动汽车和智能电网等领域的应用提供理论支持和实践指导。

通过不断优化其控制技术和拓扑结构，有望推动电力转换系统向更高效、更可靠和更智能的方向发展。

2、软开关技术的概念、特点及其在双向DCDC变换器中的应用软开关技术是一种在电力电子领域广泛应用的创新技术，它通过在开关过程中引入谐振，使得开关的切换在零电压或零电流的条件下进行，从而显著降低了开关损耗，提高了系统的效率。

相比于传统的硬开关技术，软开关技术在开关动作时产生的电磁干扰（EMI）和噪声也大大减少，使得整个系统的可靠性得到了提升。

在双向DCDC变换器中，软开关技术的应用主要体现在两个方面：一是实现开关管的零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS），从而降低开关损耗，提高变换器的效率；二是通过谐振过程，实现能量的传递和回收，进一步提高系统的能量利用效率。

基于全桥移相的双极性输出DC-DC变换器的研究毕业设计

基于全桥移相的双极性输出DC-DC变换器的研究毕业设计

摘要摘要移相全桥软开关电路由于把PWM控制技术与软开关技术结合在一起，在中大功率变换器中应用非常广泛。

本文研究了以全桥变换器作为主电路拓扑、以芯片UC3875作为主控芯片、以移相全桥方式作为控制方案的移相全桥软开关DC/DC变换器。

该变换器输入电压为200~300VDC，输出电压为±425VDC.本文从电路拓扑选择，控制方案入手，通过理论分析和仿真计算，设计了该变换器。

为了使变换器具有良好的动态和静态特性，变换器必须实现闭环控制。

本文采用电压反馈的闭环控制，提高了变换器的动态性能和稳态性能。

本文在理论分析的基础上对该变换器进行了仿真研究，建立了该变换器的小信号模型，设计了该变换器主电路、控制电路和闭环反馈环节等各项参数。

本文基本上达到了任务书要求。

关键词移相全桥；软开关;闭环控制燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractPhase-shifted full-bridge soft-switching circuit which combined PWM control technology and the soft-switching technology, was widely used in thepower converters. The paper focuses on a 200~300VDC/ 425VDC，Phase-Shifted Full-Bridge soft switched DC/DC converter with UC3875 as its kernel controller．To achieve the goal，a converter is designed based on the selection of the main circuit topology and the control method through theoretic analyzing and simulation．To achieve a good performance both statically and dynamically, closed loop control method has to be applied．The paper takes advantage of a voltageclosed-loop control mode and improves the static and dynamic performance of the converter. Based on the analyzing of the theory ,small signal converter model are built and the parameters of main circuit，control circuit and closed-loop part are designed through simulation．Some performances of the converter are also analyzed in the simulation．Therefore，the paper basically commitments to the requirements.Keywords Shift-phase full-bridge ; Soft-switching ;closed loop control method目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论. (1)1.1课题背景 (1)1.2开关变换器的分类 (1)1.3常见开关变换器的比较 (2)1.4软开关直流变换器的发展 (3)1.5本次研究的主要内容 (5)第2章移相全桥DC-DC变换器的工作原理 (6)2.1移相全桥变换器的基本结构和主要电量 (6)2.2全桥DC-DC变换器的控制策略 (7)2.3移相全桥软开关DC/DC变换器的基本工作原理 (10)2.4移相全桥变换器小信号模型的建立 (18)2.5本章小结 (21)第3章移相全桥DC-DC变换器的主电路设计与开环仿真 (22)3.1主电路拓扑选择 (22)3.2主电路参数设计 (23)3.3主电路仿真分析 (24)3.3.1MATLAB简介 (24)3.3.2开环仿真电路的建立 (24)3.3.3开环仿真波形 (25)3.4本章小结 (27)第4章移相全桥DC-DC变换器控制电路设计与闭环仿真 (28)4.1控制电路的设计 (28)4.2主要芯片介绍 (28)4.2.1UC3875芯片的引脚简介和功能简介 (28)4.2.2IR2110芯片的简介 (34)4.3控制电路及驱动电路 (38)4.4闭环仿真 (40)4.5本章小结 (41)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (45)附录1 (46)附录2 (52)附录3 (56)附录4 (66)附录5 (72)第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景电力电子技术是20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新的技术。

电动汽车移相全桥DC-DC变换器研究共3篇

电动汽车移相全桥DC-DC变换器研究共3篇

电动汽车移相全桥DC-DC变换器研究共3篇电动汽车移相全桥DC/DC变换器研究1电动汽车移相全桥DC/DC变换器研究近年来，随着环保理念的兴起以及能源问题的日益严峻，电动汽车正逐步成为人们关注的焦点。

而在电动汽车发展的过程中，电池和电机的性能和控制水平是决定其能否商业化、能否长期竞争的关键因素之一。

而作为电池和电机控制的枢纽，电源管理系统也在不断地进化和完善。

在电源管理系统中，DC/DC变换器是电池电压对电机电压进行变换的必要措施之一。

因此，对DC/DC变换器的研究和改进也变得尤为重要。

作为DC/DC变换器的一种常用形式，电气传动系统移相全桥DC/DC变换器因其灵活控制和有利的性能参数而备受研究者青睐。

移相全桥DC/DC变换器含有3个电感和4个开关管，其输出电压可通过改变开关管的导通方式进行控制。

总体来说，移相全桥DC/DC变换器采用了较为灵活的控制策略，且具有输出电压稳定、功率密度大、效率高等优点，因此十分适合应用于电动汽车等领域。

然而，传统的移相全桥DC/DC变换器具有电容电压分布不均、输出电压波动较大等缺陷，这些问题很大程度上受到了开关管的质量、损失以及开关策略的影响。

近年来，研究学者们通过改变开关策略、增加电感等措施来提高移相全桥DC/DC变换器的性能。

以全桥变换器为例，研究者引入了较为复杂的控制策略，如分割电容、交错半砌体等方式来缓解容压分布不均的问题。

然而，这些复杂的方案对于电动汽车等对控制系统稳定性、结构简洁、效率高等要求较高的系统来说不尽合适。

因此，为了进一步提高移相全桥DC/DC变换器的性能，研究者们提出了多种新型控制策略。

例如，采用基于PWM的移相全桥DC/DC变换器的控制系统，采用预计算方法确定电源电路运行状态的控制系统等等。

通过综合利用这些新型技术，使得移相全桥DC/DC变换器的性能得到了显著改善，容压分布与输出电压波动大大降低，这种改进措施有望为电动汽车等领域的应用提供更优秀的解决方案。

基于双重移相的双向全桥dc-dc变换器优化开关策略

基于双重移相的双向全桥dc-dc变换器优化开关策略

随着低压直流微电网的发展袁在未来智能电网 和能源互联网中袁各种分布式电源和储能等都需要 功率转换系统 PCS渊power conversation system冤才能 接入电网[1]遥近年来袁采用隔离型双向全桥 DC鄄DC 变 换器可以使电能双向流动袁在风力发电尧电动汽车 电源系统尧和储能系统等低压直流系统中得到越来
ZHAO Long袁ZHAO Xing鄄yong袁GAO Peng鄄yan袁LI Yue袁REN Shuai
渊Department of Electrical Engineering袁Shanxi University袁Taiyuan 030013袁China冤 Abstract院Dual active full鄄bridge DC鄄DC converter is widely used in micro鄄grid as a new type of low鄄voltage DC converter. By analyzing the working principle and power transmission characteristics of the dual active full鄄bridge DC鄄 DC converter under dual phase shift control袁the transmission power model of the bidirectional full鄄bridge converter under dual phase shift control is derived袁and the double phase shift is based on this. On the basis of control袁the minimum current stress under the control strategy is the target袁and the internal shift is compared with the optimized amount of current stress. An optimized switching strategy based on double phase shift control is proposed. The active full鄄bridge DC鄄DC converter achieves optimal performance. Finally袁the simulation model is built by Matlab/Simulink袁 and the simulation results verify the effectiveness and feasibility of the proposed optimized switching strategy. Key words院dual active full鄄bridge DC鄄DC converter曰phase shift control曰current stress曰optimized switching strategy

双向全桥DCDC变换器移相优化的扩展双重移相控制

双向全桥DCDC变换器移相优化的扩展双重移相控制
ELECTRIC DRIVE 2019 Vol.49 No.7
电气传动 2019 年 第 49 卷 第 7 期
双向全桥 DC/DC 变换器移相优化的
扩展双重移相控制
冯子秋 1，2，
迟颂 1，2
（1. 河北工业大学 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，
天津 300130；
2. 河北工业大学 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室，
Abstract: To deal with the small range and large gradient of inner phase shifts at light load，
an extending dual-
phase- shifting control was presented. By analyzing the different working modes of this control method，the optimized
China；
2. Key Laboratory of Electromagnetic Field and Electrical Apparatus Reliability of
Hebei Province，
Hebei University of Technology，
Tianjin 300130，
China）
and designed a strategy to
make the backflow power to be minimum. Finally，the simulation model of different modes was built to verify the
advantage of the control method. Then an experimental prototype was developed based on this strategy，and the

《双向双桥串联谐振移相DC-DC变换器及其组合模块研究》范文

《双向双桥串联谐振移相DC-DC变换器及其组合模块研究》范文

《双向双桥串联谐振移相DC-DC变换器及其组合模块研究》篇一双向双桥串联谐振移相DC-DC变换器及其组合模块研究一、引言随着电力电子技术的飞速发展，DC/DC变换器作为电力转换和能量管理的核心部件，其性能的优劣直接关系到整个系统的稳定性和效率。

双向双桥串联谐振移相DC/DC变换器作为一种新型的电能转换技术，因其高效率、低损耗及良好的动态响应特性，在新能源并网、电动汽车充电、储能系统等领域得到了广泛的应用。

本文旨在研究双向双桥串联谐振移相DC/DC变换器的工作原理及特性，并对其组合模块的设计与应用进行深入探讨。

二、双向双桥串联谐振移相DC/DC变换器的工作原理双向双桥串联谐振移相DC/DC变换器是一种基于谐振原理的DC/DC变换器，通过控制开关管的通断实现能量的传递和转换。

其核心部分是两个全桥变换器串联连接，通过控制两个全桥之间的移相角来调节输出电压。

在谐振腔内，电流通过谐振元件产生高频的交流电，利用该交流电与负载侧直流电的能量交换实现DC/DC的转换。

三、双向双桥串联谐振移相DC/DC变换器的特性分析1. 高效率：由于采用了谐振技术，使得电流在传输过程中实现了软开关过程，降低了开关损耗，提高了整体效率。

2. 宽范围调压：通过调节移相角，可以实现对输出电压的精确控制，适用于不同电压等级的电源系统。

3. 良好的动态响应：由于采用了全桥结构，使得变换器在负载变化时能够快速响应，保持系统稳定。

4. 适用于多种场合：该变换器结构简单、可靠性高，适用于新能源并网、电动汽车充电、储能系统等多种场合。

四、组合模块的设计与应用为了满足不同应用场景的需求，可以将多个双向双桥串联谐振移相DC/DC变换器进行模块化组合。

这种组合模块设计不仅可以提高系统的整体性能，还能方便地进行扩展和维护。

在模块化设计中，应考虑以下几个方面：1. 模块间的连接方式：采用并联或串联的方式将各个模块连接起来，以实现电流或电压的叠加。

2. 模块间的协调控制：通过控制器对各个模块进行协调控制，确保系统在运行过程中的稳定性和可靠性。

电压型双向全桥DC-DC变换器的双重移相控制

电压型双向全桥DC-DC变换器的双重移相控制
为改进单移相控制方式的缺点，文献［3］提
出了在变压器原边 H 桥内加入移相的双重移相 控制，该方法不仅减小了电流应力，同时扩大了 传 输 功 率 的 调 节 范 围 ，增 强 了 功 率 调 节 的 灵 活 性，且易实现软开关。但是，该文献只是对变换 器的工作原理及其功率传输特性进行了研究，对 于双重移相控制下最小回流功率的控制还未进 行深入的研究，也未能对软开关的实现进行深入 分析。文献［4］提出了按给定输出功率的双重移 相控制方式，外移相角调节输出电压，内移相角 控制回流功率，但内、外移相角分开控制使得调 节范围有限，响应较慢。
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郭建，等：电压型双向全桥 DC-DC 变换器的双重移相控制
电气传动 2017 年 第 47 卷 第 4 期
立关于双移相角与输出功率、电压的数学模型， 提出在满足软开关的基础上对于给定输出电压 实现最小回流功率的双重移相控制。
Abstract: Aiming at bi-directional full-bridge DC-DC converter，in order to reduce current stress and backflow power，and improve the efficiency of the converter，a new control strategy of voltage-type dual-phase-shifting was proposed. The principle of dual-phase-shift control and the soft-switching condition of IGBT was analyzed，the relationship among phase angle，output power and output voltage was deduced.On this basis，a new control strategy for a given voltage to achieve minimum backflow power under the condition of the soft-switching was presented，and the method to calculate phase angle was deduced. At last，with the aid of Matlab simulation tools，system model was established and tested，the results of the tests show the correctness and effectiveness of the proposed control method.

第十章-软开关技术2——移相控制ZVS-PWM-DC-DC全桥变换器

第十章-软开关技术2——移相控制ZVS-PWM-DC-DC全桥变换器
34 r P 3 in
开关模态5 在 t 4 时刻，原边电流流经 Q 2和 Q 。 由于原边电流仍不足以提供负载电 流，负载电流仍由两个整流管提供 回路，因此原边绕组电压仍然为零， 加在谐振电感两端电压是电源电 压 V ，原边电流反向线性增加。 in
6.
3
i p (t )
V in Lr
(t t4 )
4.开关模态3 在 t 2 时刻，关断 Q 4，原边电流 i p 转 移到 C 2和 C 4中，一方面抽走 C 2上的 电荷，另一方面又给 C 4 充电。 由于C 2 和C 4 的存在，Q 4 的电压是从零 慢慢上升的，因此 Q 4是零电压关 断。这段时间里谐振电感 L r 和C 2 及 C 4在谐振工作。原边电流 i p 和 C 4 的电压分别为： 电容C 2 ，
1.实现ZVS的条件 要实现开关管的零电压开通，必须有足够的能量： ①抽走将要开通的开关管的结电容（或外部附加电容）上的电荷； ②给同一桥臂关断的开关管的结电容（或外部附加电容）充电； 考虑到变压器的原边绕组电容，还要有能量用来： ③抽走变压器原边绕组寄生电容C R T 上的电荷。

要实现开关管的零电压开通，必须满足下式：
到 t 5 时刻，原边电流达到折算到原 边的负载电流 I L f ( t 5 ) / K 值，该开 关模态结束。 持续时间为：
t45 Lr I Lf (t5 ) / K V in
7. 开关模态6 在这段时间里，电源给负载供电 原边电流为:

i p (t )
V in K V 0

i p (t ) I 2 c o s (t t2 )
v C 4 ( t ) Z P I 2 s in ( t t 2 )

基于双重移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关

基于双重移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关

基于双重移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关王聪;沙广林;王俊;庄园;程红【摘要】通过分析双重移相控制下双有源桥DC-DC变换器的工作模式与各桥臂IGBT实现软开关的约束条件,得出了满足软开关条件的高频变压器漏感参数设计方法与死区时间限制条件;根据变换器稳态运行各阶段电路状态数学模型的分析,实现了通过对电路参数的优化设计降低变换器开关损耗,从而提高双有源桥直流变换器的效率.最后,根据理论推导结果设计变压器漏感并试验,试验结果表明所提出的设计方法对增加软开关实现范围和提高变换器效率的有效性.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)012【总页数】8页(P106-113)【关键词】双有源桥直流变换器;双重移相控制;软开关;死区时间;效率【作者】王聪;沙广林;王俊;庄园;程红【作者单位】中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院电气工程系北京 100083;中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院电气工程系北京 100083;中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院电气工程系北京 100083;中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院电气工程系北京 100083;中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院电气工程系北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TM46近年来，高频隔离双向多电平变换器作为中高压电网接口装置替代传统的线性工频变压器，成为电力电子学科的研究重点。

究其原因，是其在构建下一代中压功率变换系统[1]、UNIFLEX[2]项目、FREEDM[3]系统等研究中所体现出的巨大潜力。

文献[1-3]讨论了一种典型的高频隔离双向多电平变换器结构，这种变换器由两侧的级联多电平整流/逆变级，中高频隔离双向直流变换器的三级结构组成。

双向隔离DC-DC变换器作为此种多电平变换器的功率传输级，提供电气隔离的同时，对提高高频隔离双向多电平变换器的功率密度起到极其关键的作用[1]。

众多双向隔离DC-DC变换器结构中，双有源桥DC-DC变换器因其高功率密度、零电压开关、双向能量传输、模块化、双向对称结构与简单的控制实现而备受关注[4-6]。

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移相双全桥DC-DC变换器软开关技术研究
移相双全桥DC-DC变换器软开关技术研究
摘要：
随着能源需求的不断增长和环境保护意识的增强，直流-直流（DC-DC）变换器作为能量转换的重要环节，受到了广泛的关注。

移相双全桥DC-DC变换器作为一种高效、高稳定性的变换器结构，具有广泛的应用前景。

本文通过对移相双全桥DC-DC 变换器的原理、工作模式和特点进行研究，重点分析了软开关技术在该变换器中的应用及其优势，并对软开关技术的改进和发展方向进行了探讨。

一、引言
随着电力电子技术的发展，DC-DC变换器在各种电力系统中得到了广泛应用。

DC-DC变换器是一种将直流电能转换为不同电压或电流的电力转换设备，常用于电力系统中的能量转换、电压分配和电流匹配等方面。

而移相双全桥DC-DC变换器作为一种高效、高稳定性的变换器结构，被广泛应用于各种领域，比如电力变换、电动汽车、LED驱动等。

二、移相双全桥DC-DC变换器的原理和工作模式
移相双全桥DC-DC变换器由两个全桥变换器组成，通过移相器来控制两个全桥变换器的相位差，从而实现能量的转换。

该变换器的工作模式分为三个阶段：开关状态转换、电流通路切换和输出电压调整。

通过控制开关状态的转换、电流通路的切换和输出电压的调整，移相双全桥DC-DC变换器实现了高效的能量转换和稳定的输出电压。

三、移相双全桥DC-DC变换器的特点
移相双全桥DC-DC变换器具有以下特点：
1. 高效性：移相双全桥DC-DC变换器采用了软开关技术，减
小了开关损耗，提高了变换器的效率。

2. 稳定性：通过确保开关状态的合理转换和电流通路的切换，移相双全桥DC-DC变换器能够稳定输出电压，并满足不同负载条件下的需求。

3. 灵活性：移相双全桥DC-DC变换器的输出电压可根据需要
进行调整，适应不同功率系统的要求。

4. 可靠性：移相双全桥DC-DC变换器具有较高的可靠性，能
够长时间稳定运行。

四、软开关技术在移相双全桥DC-DC变换器中的应用及优势
软开关技术是一种能够减小开关损耗的技术，通过改变开关管的开关方式，使得开关时的电流或电压接近零，从而减小了能量转换时的功率损耗。

在移相双全桥DC-DC变换器中，软开关技术可以减小开关损耗，提高转换效率。

此外，软开关技术还能降低开关噪声和EMI（电磁干扰），提高系统的抗干扰能力。

五、软开关技术的改进和发展方向
针对目前软开关技术在移相双全桥DC-DC变换器中存在的一些问题，例如转换效率低、开关噪声大等，需要进一步改进和提高。

未来的研究方向可以包括以下几个方面：
1. 研究新型的软开关拓扑结构，提高电流或电压接近零的能力，进一步减小开关损耗。

2. 发展新的软开关控制策略，提高开关速度，减少开关噪声
和EMI。

3. 应用新材料和技术，改善开关管的性能，降低开关损耗。

六、结论
移相双全桥DC-DC变换器作为一种高效、高稳定性的变换器结
构，具有广泛的应用前景。

软开关技术在移相双全桥DC-DC变换器中的应用，能够减小开关损耗，提高转换效率，同时提高系统的稳定性和可靠性。

未来，需要继续对软开关技术进行改进和发展，以满足不断增长的能源需求和环境保护要求
软开关技术在移相双全桥DC-DC变换器中的应用具有显著的优势。

它能够减小开关损耗，提高转换效率，并降低开关噪声和EMI。

通过改进软开关拓扑结构、控制策略和开关管的性能，我们可以进一步提高软开关技术的性能，以满足不断增长的能源需求和环境保护要求。

软开关技术在未来的发展中将发挥重要作用，为能源转换和电力传输领域带来更高效、稳定和可靠的解决方案。