直流有刷/无刷DC电机的优缺点及选型注意事项
随着对低能耗、高安全性、高可靠性和精确控制的需求不断提升，工业自动化的工业驱动日趋复杂，需要尖端的电机技术的支持。本期大讲台将详细解读直流有刷电机和直流无刷电机的优缺点、设计要素等相关内容。
有刷DC电机
刷式直流电机是现有历史最久的电机拓扑之一。它们将固定刷子安装在定子机座上，摩擦转子上的换向片，而后者又连接至旋转的线圈段。随着电机旋转，不同转子线圈不断连接和断开，这样转子产生的净磁场相对于定子机座就是固定的，且通过定子磁场正确定向，从而产生扭矩。当换向片旋转过刷子时，这些特定转子线圈段的电触头将会断开。由于转子线圈是电感的，而电感器生成高回扫电压来抵抗电流变化，因此刷子和断开的换向片之间会产生火花。这些火花会导致很多负面结果，如电噪声、效率降低，以及某些情况下的危险操作。此外，刷子必须安装弹簧来抵抗换向片，以确保电接触良好。这进一步降低了效率，需要定期维护更换刷子。
尽管有诸多劣势，但刷式直流电机有一显著优势：成本。由于控制刷式直流电机相对简单，因此还广泛用于系统成本是主要驱动因素的应用中。在使用永久磁性生成定子磁通的拓扑中，产生的速度/扭矩曲线非常有线性特征。因此，刷式直流电机历来常用于工业伺服应用，速度和扭矩分别与所应用的电压和电流成正比。但是，半导体器件的跌价使得电源转换和控制的成本降低。因此，许多直流电机被交流电机所取代，后者带来了效率和可靠性提高等优势。
刷式直流电机的主题多种多样，如直流并联电机和通用电机，两者都使用定子线圈代替永久磁性。在直流并联电机中，定子线圈与转子电路并联;而在通用电机中，定子线圈与转子串联。通用电机在家电应用中尤其常用，因为它具有高启动扭矩，可以高速运行。只需添加串联晶闸管并进行交流相位控制，便可轻松对通用电机进行速度控制。但是，刷子/换向器结构常见于这些电机类型，因此它们具有标准 PM 刷式直流电机相同的劣势。
船电技术|应用研究 Vol.37 No.7 2017.7
44 直流微电网储能系统双向DC-DC控制器硬件电路
设计
耿运涛，钟 阳，李巧云
(邵阳职业技术学院，湖南邵阳422000)
摘 要：针对直流微电网进行能量双向变换时母线电压不稳定问题，对用于直流微电网储能系统中双向DC-DC
变换器的硬件电路进行研究与设计。详细介绍了双向DC-DC变换器的工作原理及硬件电路构成，并对硬件电
路主要元器件的选型进行了说明。为实现实际电路中系统母线电压产生波动时能迅速恢复到正常工作电压状态，
制作了实物并进行测验。实验结果表明，通过合理的双向DC-DC变换器硬件电路设计不仅可实现能量的双向
传递，且在系统母线电压波动时，实现DC-DC变换器精确控制可确保直流母线电压稳定，提高直流微电网储
能系统的可靠性。
关键词：直流微电网 DC-DC变换器 控制策略 储能系统
中图分类号：TM463 文献标识码：A 文章编号：1003-4862（2017）07-0044-04
Design of Hardware Circuit for Bidirectional DC - DC Controller in DC
Micro - grid Energy Storage System
Geng Yuntao, Zhong Yang, Li Qiaoyun
（Shaoyang Polytechnic, Shaoyang 422000, Hunan, China ）
Abstract: The hardware circuit of bidirectional DC-DC converter in DC microgrid energy storage system is
studied and designed for the voltage variation of busbar in the direction of energy bi-directional conversion in
2021年2月10日第38卷 第3期
设计应用doi：10.19399/ki.tpt.2021.03.013
氢燃料电池输出DC-DC变换器设计
曹先贵，孙引红，王宏斌，郑 翔（西安清泰科新能源技术有限责任公司，陕西 西安 710077）
摘要：氢燃料电池输出DC-DC变换器是氢燃料电池汽车的关键部件之一。氢燃料电池系统对DC-DC变换器具有高效率、小体积以及低纹波等方面的要求，基于六相交错型双Boost拓扑分析变换器的升压比和纹波电流，根据实际应用的电压电流参数对12 kW六相交错双Boost变换器进行了设计计算，并经仿真及实验验证可行。关键字：DC-DC变换器；六相交错双Boost；纹波电流
Design of DC-DC Converter for Hydrogen Fuel Cell
CAO Xiangui, SUN Yinhong, WANG Hongbin, ZHENG Xiang(Xi'an TsingTech New Energy Technology Co., Ltd., Xi'an 710077, China)
Abstract: DC-DC converter for hydrogen fuel cell is one of the key components in hydrogen fuel cell vehicle. The hydrogen fuel cell system requires the DC-DC converter to be high efficiency. small volume and low ripple. In this paper. the boost ratio and ripple current of the converter are analyzed based on the six-phase dual boost topology. According to the actual application voltage and current parameters. the design and calculation of 12 kW six-phase dual boost converter is carried out. Simulation and experiments verify that it is feasible.Keywords: DC-DC converter; six-phase double boost converter; ripple current
1 DC-DC的电感感值如何计算-设计应用
前面文章虽然讲了“DCDC设计中电感如何选型?(这道面试题中标率极高，你有必要看看!)”，但还是有小伙伴反馈公式太复杂，不清楚来由，也没看懂公式。今天就围绕这个来展开。
一道笔试题
照例，先抛出一道题“DC-DC的电感感值如何计算?”。这道题，在面试中不好具体去问，光靠口述确实有些抽象。但在笔试题中，与此相关的或者衍生的问题，则颇受考官喜爱，因为它可以真实体现答题者的硬件基本功。为什么这么讲，因为它涉及多个重要知识点和公式。
预警：本文涉及诸多公式的推导，可能会比较乏味，但纯干货!
一个重要公式
在计算DC-DC所需电感之前，首先介绍一个电感相关的公式。毫不夸张地讲，这是电感重要的公式，没有之一。
2 V=L*dI/dt
这个公式之所以重要，因为它体现了电感的诸多特性，比如：
(1)电感上的电流不能突变;
(2)电感上储存的能量不能突变;
(3)电感上的电流变化率可以突变;
(2)电感上电压与电流变化率的关系;
如果把一个电感电流变化曲线的时间轴抽象划分为n多个Δt，对应的电流变化量为ΔI，那么该公式可以变为：
V=L*ΔI/Δt
那么：V*Δt=L*ΔI
请记住上面的变换，尤其是公式里的V*Δt!再继续介绍下一个重要定律。
3 一个重要定律
伏秒定律：(在开关电源中)导通阶段的电感电压与其导通时间的乘积必然等于关断阶段的电感电压与其关断时间的乘积。
即：Von*ton=Voff*toff
这里的Von*ton、Voff*toff就是伏秒积。
由此可得，
Von*ton=L*Ion
Voff*toff=L*Ioff
PS：
(1)Ion为导通时间ton期间电感电流的变化量ΔI，Ioff为关断时间toff器件电感电流的变化量ΔI。
