双全桥式双向直流变换器的仿真研究 石昊

双向全桥DC—DC变换器高效能控制研究与实现摘要：本文分析了双向全桥DC-DC变换器在双变换控制下的输电特性。

在变压器匝数比不为1的情况下，建立变流器的通用低频小信号模型。

仿真结果表明，双相控制具有较小的功率损耗。

最后建立了实验样机，实验结果证实了该控制方法的高效性和可行性，拓宽了变压比的选择范围，具有一定的工程应用价值。

关键词：全桥DC-DC变换器；高效能；控制研究；双向双向全桥DC-DC转换器可以实现DC-DC转换器的二象限运行。

因此，它在功能上等同于两个单向DC-DC转换器，因此可以降低系统的体积，质量和成本。

目前，双向全桥DC-DC变换器主要采用相移控制方式。

相移控制包括传统的相移控制和双相移控制。

采用传统移相控制方式的双全桥直流- 直流变换器，所有带软开关的功率开关管都具有这种特点，然而，在传统相移控制方式下，功率变换器的循环和开关管电流应力较大，不利于转换器效率。

因此，提出了一种双相移控制方法，理论和实验验证了该控制方法能够减小循环电力变压器的功率和开关管电流应力，提高了变换器效率。

建立转换器的小信号等效模型。

然而，小信号模型是在输出电压等于输入电压和变压比为1的前提下建立的。

因此，本文将在转换器控制下进行动态建模的一般情况下为双相移，以提高转换器模型的通用性，适应更多的应用具有一定的工程应用价值。

1双重移相控制工作原理图1是双向全桥DC-DC转换器的典型电路拓扑结构。

在图中：U1和U2是全桥转换器的两个直流侧电压；Ls与串联电感和变压器泄漏相结合。

变压器比率是n；S1?S4是H桥1的功率开关管和H桥的功率开关管2，C1和C2是输入和输出滤波电容。

H桥1和H桥2的工作频率与fs相同；逆变桥H1的输出Uh1和逆变器H2为Uh2；通过控制逆变器的输出电压Uh1和Uh2之间的相位角，可以控制电感Ls的电压，并且可以控制转换器功率的流向和大小。

下面的分析以U1到U2侧的功率为例，这是Uh1到Uh2的阶段。

双有源桥式双向直流变换器的研究
郭苏昊;张淼;张兴旺
【期刊名称】《电子世界》
【年(卷),期】2018(0)3
【摘要】研究一种双有源桥式双向DC-DC变换器的控制方法:三重移相控制.解决了单移相控制没有考虑到的有功功率由输入侧传向输出侧过程中,部分能量由输出侧传回输入侧,即回流功率的影响.提高了变换器传递能量的效率.本研究采用了基于傅里叶变换理论进行系统建模和基于瞬时功率积分的方法建立功率模型,并分析了相关的变换器功率特性.最后通过仿真验证了三重移相控制的优越性.
【总页数】3页(P16-18)
【作者】郭苏昊;张淼;张兴旺
【作者单位】广东工业大学自动化学院;广东工业大学自动化学院;中国电器科学研究院有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.负载电流前馈闭环控制的快速动态响应双有源桥式变换器的输出阻抗分析 [J], 李沫霖; 郭志强
2.基于NPC的三相双有源桥式直流变换器的瞬时电流控制方法 [J], 王宁;刘世林;鲁志远;赵传婷;周玉生
3.基于NPC的三相双有源桥式直流变换器的瞬时电流控制方法 [J], 王宁;刘世林;鲁志远;赵传婷;周玉生
4.一种优化电流应力的双有源桥式DC-DC变换器双重移相调制策略 [J], 王仁龙;杨庆新;操孙鹏;刘鹏;李珊瑚
5.双有源全桥双向直流变换器的电路平均法建模 [J], 孙娟
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双向全桥dc-dc变换器建模与调制方法的研究全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：双向全桥DC-DC变换器是一种常见的功率电子拓扑结构，广泛应用于电力系统中的直流电-直流电转换。

它能实现双向能量流传输，具有高效率、高稳定性和快速响应的特点。

但是在实际应用中，由于电力系统的复杂性和双向全桥DC-DC变换器自身的非线性特性，其建模和调制方法一直是一个研究热点和挑战。

一、双向全桥DC-DC变换器的基本原理与结构双向全桥DC-DC变换器是由两个全桥逆变器和一个LC滤波器组成的，其基本结构如下图所示。

通过控制全桥逆变器的开关器件，可以实现能量的双向传输。

当需要从直流侧向交流负载供电时，将控制信号输入到逆变器，逆变器将直流电压转换成交流电压，并通过滤波器输出给负载；当需要将交流负载中的能量反馈到直流侧时，同样可以通过逆变器将交流电压转换成直流电压，再通过滤波器输出给直流侧。

1. 传统建模方法双向全桥DC-DC变换器的建模方法可以分为传统方法和基于深度学习的方法。

传统方法主要是基于电路方程的数学模型，包括控制部分和电气部分两个子系统。

电气部分的建模可以采用平均值模型、时域模型或频域模型等不同方法。

这些模型通常是基于理想元件和理想环境下的假设条件，不能完全准确地描述实际工作状况。

2. 深度学习建模方法近年来，随着深度学习技术的发展，基于深度学习的建模方法逐渐受到关注。

深度学习可以通过大量数据的学习和训练，构建出更为复杂和精确的模型，能够更好地拟合实际工作状况。

对于双向全桥DC-DC变换器建模而言，深度学习方法可以更好地处理其非线性特性和复杂动态响应，提高建模的准确性和适用性。

传统的双向全桥DC-DC变换器调制方法主要包括PWM调制和谐波消除调制。

PWM调制是通过调节逆变器的开关器件的占空比，控制输出波形的幅值和频率；谐波消除调制则是通过消除输出波形中的谐波成分，提高输出波形的质量。

基于深度学习的调制方法可以进一步提高双向全桥DC-DC变换器的调制精度和性能。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010287716.X(22)申请日 2020.04.13(71)申请人 威睿电动汽车技术（宁波）有限公司地址 315000 浙江省宁波市杭州湾新区银湾东路198号申请人 吉利汽车研究院（宁波）有限公司　浙江吉利控股集团有限公司(72)发明人 蒋劲松　杜晓笏　桂杰明　庄启超　郭水保　(74)专利代理机构 上海波拓知识产权代理有限公司 31264代理人 张媛(51)Int.Cl.H02M 3/28(2006.01)H02M 3/335(2006.01)H02M 1/14(2006.01)(54)发明名称CLLC双向直流-直流变换器(57)摘要本发明实施例公开了一种CLLC双向直流-直流变换器，属于电力电子技术领域。

其中所述CLLC双向直流-直流变换器包括：依序连接的原边滤波电容、原边三相桥、原边谐振器件、变压装置、副边谐振器件、副边三相桥以及副边滤波电容。

本发明在硬件上自带均流能力，不需要额外的均流控制电路，极大地降低了成本。

权利要求书2页 说明书7页 附图5页CN 111446859 A 2020.07.24C N 111446859A1.一种CLLC双向直流-直流变换器，其特征在于，其包括：依序连接的原边滤波电容、原边三相桥、原边谐振器件、变压装置、副边谐振器件、副边三相桥以及副边滤波电容，其中，所述原边三相桥包括三个原边半桥，每个原边半桥由两个开关管串联组成，每个原边半桥与原边滤波电容的正极和负极相连；所述原边谐振器件包括三组原边串联谐振器件，每一组原边串联谐振器件连接一个原边半桥；所述变压装置包括三个变压器，每个变压器包括原边和副边，每个变压器的原边有两个原边端子，其中一个原边端子与一组原边串联谐振器件相连接，另一个原边端子与另外两个变压器的原边端子相连接，在变压器原边形成星形连接；每个变压器的副边有两个副边端子，其中一个副边端子与一组副边谐振器件相连接，另一个副边端子与另外两个变压器的副边端子相连接，在变压器副边形成星形连接；所述副边谐振器件包括三组，每一组副边谐振器件包括一个谐振电容，每个谐振电容的一端与一个变压器的一个副边端子相连接，另一端与副边三相桥中的一个副边半桥相连；所述副边三相桥包括三个副边半桥，每个副边半桥由两个开关管串联组成，每个副边半桥与副边滤波电容的正极和负极相连。

双向直流变换器的设计仿真研究摘要双向DC/DC变换器正逐步被使用在各种能量系统中,包括混合动力车、燃料电池系统、可再生能源系统等。

电动汽车近年来发展迅速，但电动车的动力性能仍是制约电动车发展的重要因素。

双向DC/DC变换器可以优化电动车的控制及提高电动车的效率和性能。

本论文针对双向DC/DC变换器在电动车上的应用，对双向DC/DC变换器进行研究。

通过查阅国内外的论文，然后对变换器进行分析研究。

论文先从单向DC/DC变换器的拓扑进行分析，通过分析比较四种不隔离双向直流变换器。

最后选择双向半桥DC/DC变换器作为分析研究的拓扑结构。

论文分析了双向半桥变换器不同的工作的模式。

根据变换器的设计要求，通过理论计算出各个器件的参数。

使用MATLAB/Simulink进行仿真，将仿真结果与理论计算进行比较会发现仿真证明了理论计算的正确性。

论文最后分析了变换器的损耗和效率，就怎样提高效率和计算损耗提出了些方法和途径。

关键词:双向直流/直流变换器拓扑损耗效率IAbstractBidirectional DC/DC converter is gradually being used in a varietyof energy in the system, including hybrid cars, fuel cell systems, renewable energy systems. Electric vehicle development rapidly in recent years, but still the dynamic performance of electric vehicles is an important factor restricting the development of electric vehicles.Optimal control of electric vehicles can be bi-directional DC/DCconverter and improve the efficiency and performance of electric vehicle.In this paper, the application of bi-directional DC/DC converter inthe electric vehicle, conducts the research to the bidirectional DC/DC converter. Through access to domestic and foreign papers, and then tothe converter analysis. The paper first carries on the analysis from the topology of unidirectional DC/DC converter, through the analysis and comparison of four kinds of non isolated bi-directional DC / DC converter. Finally select the half bridge DC/DC converter as topological structure analysis. This paper analyzes the different half bridge converter work mode. According to the design requirement of converter, calculated by the theoretical parameters of each device. UsingMATLAB/Simulink simulation, the simulation results and theoretical calculations are compared will find the simulation proves thecorrectness of the theoretical calculation. At the end of the paper analyzes the loss and efficiency, puts forward some methods and ways of how to improve the efficiency and loss calculation.Key word: bidirectional dc / dc converter topology loss efficiency II目录摘要 ..................................................................... ........................................................................ .... IAbstract ........................................................... ........................................................................ .... II绪论 ..................................................................... ........................................................................ (1)1 双向DC/DC变换器的介绍 ..................................................................... ............................ 4 1.1 双向DC/DC变换器的实际运用 ..................................................................... .............. 4 1.2 常见的关于双向DC/DC变换器的控制 .....................................................................41.3 双向DC/DC变换器的电路拓扑 ..................................................................... .............. 5 1.4 本章小结 ..................................................................... . (7)2 双向DC/DC变换器的模型及其参数设置 .....................................................................82.1 双向半桥变换器的拓扑分析........................................................................................ 8 2.2 双向半桥电路参数设置 ..................................................................... .......................... 10 2.3 本章小结 ..................................................................... ..................................................... 10 3 双向DC/DC变换器的仿真 ..................................................................... .......................... 11 3.1 MATLAB/Simulink软件的介绍 ..................................................................... ............. 11 3.2 建立仿真模型 ..................................................................... ............................................ 12 3.3 仿真系统的参数设置 ..................................................................... .............................. 13 3.4 仿真结果及分析 ..................................................................... ....................................... 14 3.5 本章小结 ..................................................................... ..................................................... 18 4 双向DC/DC变换器的损耗与效率 ..................................................................... ............ 19 4.1 双向DC/DC变换器的主要损耗分析 ..................................................................... (19)4.2 变换器的主要损耗 ..................................................................... ................................... 19 4.3 本章小结 ..................................................................... ..................................................... 21 结论 ..................................................................... ......................................... 错误～未定义书签。

双向CLLLC型DC-DC变换器变频控制方法的研究王悦妹;郑丽君;宋建成;田慕琴;许春雨【摘要】CLLLC型BDC能够实现功率双向传输、电压等级转换效率高、正反向都具备软开关等优点,但在传统移相控制时,不能工作在调压模式.文章分析了CLLLC 型BDC的运行特性,优化谐振网络的参数,建立了小信号模型,设计了变频闭环的控制算法.实验结果表明,文章所提出控制方法具有很好的调节性能,可以实现软开关,减小了系统的功率损耗.%CLLLC BDC has the advantages of power bidirectional transmission, high voltage conversion efficiency, soft switch and so on. Under of traditional phase shift (PS) control method, CLLLC BDC can not work in the voltage regulator mode. In this paper, the operational characteristics of CLLLC BDC and the design of the resonant network are analyzed,the resonant paramenters are designed and the small signal model is established. Based on the above analysis the control algorithm of the variable frequency (VF) closed loop is proposed. Finally, experimental results show that the proposed method has good regulation performance, and can achieve soft switching,further reducing the loss of power system.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2017(035)012【总页数】7页(P1798-1804)【关键词】双向传输;变频控制;软开关【作者】王悦妹;郑丽君;宋建成;田慕琴;许春雨【作者单位】太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原 030024;矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室,山西太原 030024;煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室,山西太原 030024;太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原030024;矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室,山西太原 030024;煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室,山西太原 030024;太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原 030024;矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室,山西太原030024;煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室,山西太原 030024;太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原 030024;矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室,山西太原 030024;煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原 030024;矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室,山西太原 030024;煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TK81近年来，世界各国将利用可再生能源做为发展战略。

双向全桥dc-dc变换器建模与调制方法的研究-概述说明以及解释1.引言1.1 概述双向全桥DC-DC变换器是一种较为常见的电力电子转换器，广泛应用于电力系统、电动汽车、可再生能源等领域。

它具有高效能、高可靠性和灵活性等特点，可以实现双向能量传输和电压变换。

因此，对双向全桥DC-DC变换器的建模与调制方法进行研究具有重要意义。

概括地说，双向全桥DC-DC变换器由两个单相桥连接而成，其输入和输出可以分别是直流电压或交流电压。

通过控制开关器件的开关状态和占空比，可以实现能量的双向流动和电压的升降。

其基本结构包括四个功率开关器件、两个变压器和一组电容滤波器。

通过适当设计变压器和电容参数，可以实现不同电压转换比的变换功能。

为了更好地理解双向全桥DC-DC变换器的工作原理和性能特点，需要进行准确的建模和分析。

建模方法是研究的关键一步，可以基于功率平衡原理和电磁场方程建立数学模型，描述其动态特性和稳态行为。

同时，调制方法则是控制变换器工作状态的关键技术，可以利用不同的调制策略来实现对输出电压的精确控制。

本文旨在对双向全桥DC-DC变换器的建模与调制方法进行深入研究。

首先，我们将介绍双向全桥DC-DC变换器的基本原理和结构，包括其工作原理、拓扑结构和特点。

接着，我们将详细探讨双向全桥DC-DC变换器的建模方法，包括基于电压平衡方程和状态空间方程的建模方式。

同时，还将介绍常用的建模工具和仿真方法，以及模型参数的确定方法。

在建立准确的数学模型基础上，我们将重点研究双向全桥DC-DC变换器的调制方法。

我们将介绍常见的调制策略，如PWM调制、多谐波调制和频率调制等，并比较它们的优缺点。

同时，还将探讨调制参数的选择和调制器件的设计原则，以及调制方法与输出性能指标之间的关系。

在研究的结论部分，我们将总结本文的研究结果，归纳出双向全桥DC-DC变换器建模与调制方法的主要贡献和应用价值。

同时，我们也将讨论研究的局限性和未来的研究方向，以期进一步完善和拓展相关领域的研究。

黑龙江大学课程设计说明书学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化课程名称：电力电子技术设计题目：桥式直流PWM变换器仿真姓名：学号：指导教师：成绩：目录第一章课程设计的性质和目的 (2)第二章课程设计的内容 (2)第三章设计报告要求 (2)第四章参考资料 (2)第五章课程设计的题目 (3)第六章课程设计的内容 (3)6.1总体电路的功能框图及其说明 (3)6.2单相桥式PWM逆变电路 (3)6.3控制电路 (4)6.4驱动电路 (5)6.5缓冲电路 (6)6.6双极性PWM控制方式 (6)6.7单极性PWM控制方式 (9)第七章心得与体会 (11)第八章参考文献 (13)附录：评分标准 (14)一、课程设计的性质和目的性质：是电气自动化专业的必修实践性环节。

目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。

2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。

4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。

5、提高学生课程设计报告撰写水平。

6、加深理解《电力电子技术》课程的基本理论；7、初步掌握电力电子电路的设计方法。

二、课程设计的内容：1、整流电路的选择2、整流变压器额定参数的计算3、晶闸管（全控型器件）电压、电流额定的选择4、平波电抗器电感值的计算5、保护电路（缓冲电路）的设计6、触发电路（驱动电路）的设计7、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图8、用MATLAB进行仿真，观察结果三、设计报告要求依据“课程设计说明书”（电子文档）的模板格式撰写。

内容应包括：1、主电路设计说明2、控制电路设计说明3、仿真结果讨论（说明是否达到设计指标的要求）4、附录：主电路和控制电路原理图四、参考资料电力电子技术教材及相关资料五、课程设计的题目:11、桥式直流PWM变换器的仿真电源电压12V，RL负载，R=0.5欧，L=0.5mH，f=3KHz,占空比从0.8切换到-0.8，观察输出电压、电流波形。

双全桥双向直流变换器控制方式的分析与仿真实现
作者：高士然唐杰邹陆华
来源：《山东工业技术》2018年第02期
摘要：通过对双全桥双向直流变换器的结构和工作原理的分析，引出两种移相控制技术。

详细对比了两种控制技术的工作状态波形，并推导出各自的能量流动公式，找出了产生能量回流的根本原因。

仿真结果验证了加入内移相角在抑制能量回流显现的有效性。

关键词：双全桥双向直流变换器；能量回流；内移相角
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.02.138
0引言
双全桥双向直流变换器的能量流动通过是控制四个桥臂之间的相位角来实现的。

目前相位控制包括传统移相控制和双重移相控制。

其中传统移相控制会出现能量逆流现象，这中能量逆流现象对系统的安全性和可靠性有着巨大的影响，因此双重移相控制的出现有效地解决了能量逆流现象。

SiC器件在双向DC-DC变换器中的应用研究石昊发表时间：2018-03-13T15:39:52.890Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：石昊[导读] SiC功率器件可以有效提高双向DC/DC变换器的效率和功率密度。

本章将重点分析SiC应用特性和优化设计等问题，对SiC功率器件的应用特性进行实验研究，并提出针对变换器的软件和硬件优化建议。

（陆军装甲兵学院北京市丰台区 100072）SiC功率器件可以有效提高双向DC/DC变换器的效率和功率密度。

本章将重点分析SiC应用特性和优化设计等问题，对SiC功率器件的应用特性进行实验研究，并提出针对变换器的软件和硬件优化建议。

1 SiC功率器件的特性和应用现状1.1 SiC晶体材料的特性及研究现状SiC（碳化硅）材料以其优良的物理特性，吸引了众多研究者的关注。

目前，SiC最常用的有4H-SiC、6H-SiC和3C-SiC三种堆积结构。

分子层堆积顺序影响SiC材料的电学特性[43]。

表4.1列出了Si材料和SiC材料的物理和电学性能参数[45]。

相比于Si材料，SiC材料拥有更高的禁带宽度、临界击穿场强、热导率和电子饱和速度。

下面就SiC的这几个特点分别进行分析。

高电子饱和速度：SiC的电子饱和速度是Si材料的两倍，提高了SiC功率器件的最大开关频率，提高了器件的电流密度，减小了器件的外形尺寸。

低本征载流子浓度：SiC材料的本征载流子浓度非常低，因此SiC功率器件反向恢复时间很短。

综上所述，SiC材料比Si材料更适合制作高功率、高频率、高温度的功率器件，可以有效提高开关电源的功率密度和效率，降低制造成本。

许多国家看好SiC材料的应用前景并投入大量资金对其进行深入研究[46-47]。

美国在1997年提出发展宽禁带半导体的目标，2014年创立宽禁带创新中心，计划在未来五年实现电力电子装置的轻量化。

日本制订了“国家硬电子计划”，发展用于太空、核能和通讯等领域的新一代功率器件。