【正文】 別是 和 的平均輸入電流。它在新能源利用、家用電器、工業(yè)控制、通信、國防、交通等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合 PWM 移相控制策略，設(shè)計雙端口雙半橋拓?fù)涞男」β孰p向 DCDC變換器。雙向 DCDC 變換器是電動汽車（包括燃料電池電動汽車、混合動力電動汽車、純電動汽車等）系統(tǒng)的動力系統(tǒng)重要部件，是構(gòu)成能量雙向流動實現(xiàn)能量有效管理和改善動力性能等不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？梢灶A(yù)見，電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈將以生產(chǎn)電動汽車的整車廠商為核心，向上下游延伸，受益方包括整車及能量轉(zhuǎn)換和管理的 DCDC 變換設(shè)備。我國在“十五”將混合動力電動汽車作為重點攻關(guān)項目，明確了我國的電動汽車發(fā)展重點：燃料電池汽車發(fā)展居首位，第二為混合動力電動汽車，兼顧純電動汽車的基本原則。隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，世界各國采取了提高能源利用率、改善能源結(jié)構(gòu)、探索新能源、發(fā)展可再生能源等措施，以實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展與和諧發(fā)展 [1]。關(guān)鍵詞：雙向 DCDC 變換器；PWM 控制；移相控制；軟開關(guān)ABSTRACTElectric Vehicle(EV) bees a kind of new, fastdeveloping vehicle in the last years, which has the best future as a green vehicle, as the problems of energy and environment are being more and more serious in the 21st century. The energy in EV is provided by storage batteries instead of traditional gasoline and the development of EV are limited by the capacity of its storage batteries with current technologies. It can improve the performance of the storage batteries and the working efficiency of driving systems by using bidirectional DC/DC converter in Electric Vehicle at present.A soft switching bidirectional DC/DC converter was developed to reduce switching losses. Operation principle of the proposed converter is introduced. The soft switching principle is also introduced briefly. On the basis of the operational analysis, the characteristic of the voltage and current is illustrated and the ZVS conditions of the different switches are also given in detail. What is more, the formula of the universal ZVS condition for all the switches is specially deduced to simplify the four ZVS conditions into one formula for the convenience of the design. And the steady state conditions and soft switching characteristic of the circuit in those two operating mode，are demonstrated by the Saber, experimental results obtained from the converter are shown to verify the validity of the universal ZVS condition.Key words: BiDirectional DC/DC converter。雙向 DCDC 變換器可以優(yōu)化電動機(jī)控制、提高電動汽車整體的效率和性能。電動汽車是用電池替代傳統(tǒng)的汽油作為車載能源的，然而在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，動力電池的性能是電動汽車發(fā)展的主要瓶頸。最后通過 Saber 軟件對電路在兩種模式下的穩(wěn)態(tài)工況和軟開關(guān)特性進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果證明根據(jù)該通用條件設(shè)計的變換器能夠在大負(fù)載范圍內(nèi)實現(xiàn)軟開關(guān)。 Soft switching 目 錄第一章 緒論 .......................................................1 課題背景和意義 ..................................................1 雙向 DCDC 變換器概述 ...........................................2 雙向 DCDC 變換器的原理 .....................................2 雙向 DCDC 變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) .................................3 雙向 DCDC 變換器的控制方式 .................................5 雙向 DCDC 變換器在電動汽車上的應(yīng)用 .............................6 論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu) ........................................9第二章 雙半橋雙向 DCDC 變換器工作原理與結(jié)構(gòu)分析 ...........11 電動汽車雙向 DCDC 變換器 ......................................11 燃料電池電動汽車能量管理系統(tǒng) ...............................11 蓄電池燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)工作模式分析 .................12 雙半橋雙向 DCDC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇與分析 ..........................12 主功率拓?fù)涞倪x擇 ...........................................12 控制方案選擇 ...............................................13 拓?fù)潆娐返姆治?.............................................13 變換器等效電路 .................................................14 變換器換流分析 .................................................16 正向工作模式 ...............................................16 反向工作模式 ...............................................18 正向/反向模式下的軟開關(guān)條件 ....................................19 本章小結(jié) .......................................................19第三章 雙半橋雙向 DCDC 變換器穩(wěn)態(tài)特性分析與設(shè)計 ...........20 雙向變換器輸出特性分析 .........................................20 變換器設(shè)計 .....................................................22 變壓器漏感選擇 .......................................................22 開關(guān)管應(yīng)力分析 .......................................................23 輸入電感設(shè)計 .........................................................24 本章小結(jié) .......................................................24第四章 仿真驗證 ..................................................25結(jié)束語 .............................................................28致 謝 .............................................................29參 考文獻(xiàn) ...........................................................30第一章 緒論 課題背景和意義當(dāng)今世界，環(huán)境和能源問題成為世界各國關(guān)心的熱點問題。在各國政府的大力推動下，世界汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了全面的交通能源轉(zhuǎn)型時期，越來越多的企業(yè)已經(jīng)自覺把發(fā)展新能源汽車、節(jié)能環(huán)保汽車、電動汽車作為今后發(fā)展的目標(biāo)，共識正在形成，轉(zhuǎn)型已經(jīng)起步。 “以電代油”的電動汽車也因此站在了全球汽車產(chǎn)業(yè)競技的制高點 [2]。然而，各種輔助能量裝置的電氣特性往往有很大差異，如何使這種由各種能量裝置構(gòu)成的混合動力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的、可靠的、高效的工作，成為提高電動汽車動力性能的關(guān)鍵問題 [3]。設(shè)計出符合燃料電池等輸出特性的大功率 DCDC 變換器，不但可以改善燃料電池的輸出特性，而且還可以更加有效的保護(hù)燃料電池，延長燃料電池的壽命 [4]。 雙向 DCDC 變換器概述DCDC 變換器將輸入的直流電壓，經(jīng)過高頻斬波或高頻逆變后，通過整流和濾波環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成所期望幅值的直流電壓。雙向 D C D C 變換器120,I??120,I??1I 2IV V? ?? ?圖 11 雙向 DCDC 變換器結(jié)構(gòu)雙向 DCDC 變換器置于電源 和 之間，控制其間的能量傳遞。在需要雙向能量流動的應(yīng)用場合可以大幅度減輕系統(tǒng)的體積重量及成本，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于 UPS 系統(tǒng)、航天電源系統(tǒng)、電動汽車驅(qū)動及蓄電池充放電維護(hù)等場合 [6]。如圖 12 所示是四種典型的非隔離型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別是雙向 Buck/Boost變換器、雙向半橋變換器、雙向 Cuk 變換器以及雙向 SEPIC 變換器，相對于隔離的變換器拓?fù)涠?，其電路比較簡單，采用的元器件相對較少。此外，通過 PWM 控制來調(diào)整各個開關(guān)的通斷順序，也能實現(xiàn)多個輸入電源單獨或同時向負(fù)載供電。由于電動汽車中的電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍很寬，行駛過程中頻繁加速、減速，而且在電動汽車運行過程中蓄電池電壓的變化范圍也是很大的，在這樣的條件下如果用蓄電池組直接驅(qū)動電動機(jī)運轉(zhuǎn)，會造成電動機(jī)驅(qū)動性能的惡化，使用直流/ 直流(DCDC) 變換器可以將蓄電池組的電壓在一定的負(fù)載范圍內(nèi)穩(wěn)定在一個相對較高的電壓值，從而可以明顯提高電動機(jī)的驅(qū)動性能。然而。由于雙向 DCDC 變換器具有以上優(yōu)點，使