【正文】 的表達式(39)可以進一步簡化為如下式(312) 的形式： (312)2 2110 2()()in insVPVLfLs???????圖 31 輸出功率 P0 與移相角 φ1 之間函數(shù)關系的二維曲線圖圖 31 中顯示了當占空比 D 和開關頻率固定時，輸出功率 和移相角 之間0P1?函數(shù)關系的二維曲線圖，其中 的范圍定義在 ，從圖中可以看出，當1?[0,]?時，輸出功率 取最大值。1/2???0P根據(jù)式(312)，還可以推導出輸入電感電流 的表達式。dci (313)12()dcinsiVfL???? 變換器設計開關電源中變壓器是核心器件，變壓器設計的好壞不僅影響變壓器本身的發(fā)熱和效率，同時也影響到開關電源的技術性能和可靠性。同時，許多其它主電路元件的參數(shù)設計都依賴于變壓器的參數(shù) [20]。因此，在主電路拓撲確定以后首先應該進行的是變壓器的設計。這里只討論變壓器漏感的選取。此變換器電路中變壓器有三種功能：(1)變換器的高壓側與低壓側進行隔離；(2)低壓側電壓到相應的高壓；(3)變壓器的漏感用來存儲和傳遞能量。變壓器的匝比主要根據(jù)此變換器的高、低壓側的電壓比來確定。變壓器的漏感在此變換器是一個非常重要參數(shù)，它的取值直接影響到變換器的輸出功率的大小。下面來討論該漏感是如何確定的。先考慮沒有損耗的理想情況，即變換器的輸入功率等于輸出功率。由式(312)可得 (314)2120()sinLVfP????當 時， 取最大值，故變壓器漏感的選取范圍為式(315) 所示：1/2???s (315)208insLfP?變壓器漏感的選取應根據(jù)輸入輸出功率適當選取。漏感過大，將使變換器的效率降低，漏感過小，將影響漏感與開關管并聯(lián)電容的諧振，不利于開關管軟開關的實現(xiàn)。變換器開關管上的電壓和電流應力是硬件電路開關器件選擇中必須要考慮的因素。雙半橋 DCDC 變換器穩(wěn)態(tài)工作時，低壓側半橋拓撲單元中的開關管SS 2 的電壓應力均為輸入電源電壓的兩倍，即 ，由于低壓121speakspeakinVV??側輸入電源電壓較低，所以低壓側開關管的電壓應力也相應地較低。而高壓側半橋拓撲單元中的開關管 SS 4 電壓應力均為輸出電容電壓，即 。3434speakspeak?電流應力包括開關元件和二極管的電流有效值 和電流峰值 。電,SWrmsI,SWpeakI流的有效值決定了元器件的導通損耗，而電流的峰值則決定了元器件的電流額定值。通過對雙半橋拓撲電路的分析可以看出，在變換器工作時，通過低壓側開關管的電流有效值為： ，而通過高壓側開關管的電流有效值為：1,2||SrmsdcpII??。3,4|SrmsSII?在雙半橋 DCDC 變換器的正向 Boost 工作模式情況下，通過圖 26 可以觀察到，在 時刻，通過低壓側開關管 SS 2 的電流達到最大值，這個時刻對應 S27t的關斷時刻，而在 S1 關斷時刻，即 時刻通過高壓側開關管 SS 4 的電流達到最t大值?？梢酝瞥鲎儞Q器低壓側和高壓側開關管的電流峰值為式(316)所示： (316)1,21323,42|(0)|()||SpeakdcpdrSeaksIII???????由于開關管的導通損耗是軟開關功率變換器的主要損耗，因此合理選取移相角，實現(xiàn)開關管電流應力的最優(yōu)化，對于變換器效率的提高是非常重要的。該變換器輸入端的平均電流為： /dcinLVtI???在已知輸入電感電流紋波( )的情況下，電感值 可以通過下式來計算：IdcL/dcinP其中 ， 為變換器的開關周期。因此，根據(jù)變換器輸入電源的功率stDT???輸出以及電流紋波值，可以選擇輸入電感( )的值。dcL 本章小結本章通過多個數(shù)學表達式理論分析了該變換器的穩(wěn)態(tài)特性和輸出特性，還分析了移相角 對變換器軟開關范圍的影響；對所提出的雙半橋雙向 DCDC 變換1?器的變壓器和電感等磁性元件的參數(shù)做了推導和理論設計的計算。第四章 仿真驗證本章將通過 Saber2022 軟件，對上文中雙半橋 DCDC 變換器在 Boost 和Buck 兩種工作模式下的穩(wěn)態(tài)工作性能和軟開關條件進行仿真驗證，表 41 中列出了變換器相關的仿真參數(shù)。表 41 雙半橋雙向 DCDC 變換器仿真參數(shù)設置元器件名稱 參數(shù)值輸入電感 dcL25H?低壓側分壓電容 ，1C2 高壓側分壓電容 ，34 30輸出穩(wěn)壓電容 0 6?變壓器匝數(shù)比 1:2n2:變壓器漏感 低壓側諧振電容 ，1rC2 1F?高壓側諧振電容 ，3r4 .開關頻率 20Kz圖 41 中顯示了雙半橋 DCDC 變換器在正向 Boost 模式下，電感電流 ，變dci壓器兩側電壓 、 以及變壓器漏感電流 和 的穩(wěn)態(tài)工作仿真波形，其中輸入pVs pis電壓 ，輸出電壓 ，負載電阻 ，功率 ，移12in?34250V?01R??016PW?相角 。??從圖 41 看出，雙半橋 DCDC 變換器低壓側的半橋電路和高壓側的電壓型半橋電路分別在變壓器原副邊生成兩個方波電壓 和 ,原邊電壓 相位超12rV34r12rV前于副邊電壓 ，蓄電池和超級電容器處于放電狀態(tài)，電感電流 。通過34rV 0dcI?改變高低壓側方波電壓之間的移相角大小，可以改變變換器所傳輸?shù)哪芰看笮?。圖 41 雙半橋 DCDC 變換器在正向模式的穩(wěn)態(tài)工作仿真波形圖 42 中顯示了雙半橋 DCDC 變換器在反向 Buck 模式下，電感電流 ，變1dci壓器兩側電壓 和 ，以及變壓器漏感電流 和 的穩(wěn)態(tài)工作仿真波形，其12rV34r 12ri34r中反向輸入電壓 ，輸出電壓 ，電阻 ，功率0?15inV???，移相角 ，從圖中可以看到，副邊電壓 相位超前于原邊電1807PW?31.??34rV壓 ，蓄電池和超級電容器處于充電狀態(tài)，電感電流 。2rV 1dcI?圖 42 雙半橋 DCDC 變換器在反向模式的穩(wěn)態(tài)工作仿真波形本章通過 Saber 軟件對雙半橋雙向 DCDC 變換器在正向 (Boost)和反向(Buck)兩種工作模式下的工作分別進行了仿真，最后的仿真結果驗證了理論分析。結束語本文主要研究了用于電動汽車的雙向 DCDC 變換器。在現(xiàn)有的技術條件下，電動汽車動力電池的性能成為困擾電動汽車發(fā)展的顯著難題，因此雙向 DCDC變換器在電動汽車上得到了廣泛的應用。本文主要做了以下幾個方面的工作。1. 對國內外迄今為止所提出的各種 DCDC 變換器拓撲進行了簡要回顧和介紹，在對這些變換的優(yōu)缺點進行綜合比較的基礎上，選擇使用雙半橋(DHB) DCDC 變換器，將該雙向直流變換器拓撲作為本文的研究對象。2. 結合雙半橋(DHB) DCDC 變換器在電動汽車能量管理系統(tǒng)中的應用問題，從正向(Boost)和反向(Buck) 兩種模式對該變換器的工作原理、換流過程和軟開關條件進行了系統(tǒng)的理論分析；通過數(shù)學表達式介紹了該變換器的輸出特性；分析了移相角對變換器軟開關范圍的影響。本文通過理論和仿真分析，驗證了雙半橋 DCDC 變換器在兩種模式下的穩(wěn)態(tài)工況和零電壓開關(ZVS)特性。由于時間的限制，論文還存在一些不足的地方，如文中對于電動汽車能量管理系統(tǒng)的分析是一種簡化的情況，在實際應用中還應綜合考慮蓄電池的負電狀態(tài)、負載需求等。這將是本課題今后的研究方向。致 謝值此論文脫稿之際，衷心地感謝我的導師王瑾老師。在這幾個月的畢業(yè)設計過程中，自始至終得到了王瑾老師無微不至的關懷和悉心指導。導師嚴謹求實的科研態(tài)度、謙虛樸實的人品、廣博的理論知識、忘我的工作精神和務實的工作作風，使我敬佩不已、終生難忘。王瑾老師認真負責的培育，潛移默化的熏陶，不但使我的知識水平和科研能力有了很大的提高，更重要的是使我接受了全新的思想觀念，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物和為人處事的道理。在此，謹向王瑾老師表示由衷的感謝和誠摯的敬意！在我的整個課題研究和實踐過程中，還得到我的同學郁玉彬、徐淼、蔣小波等的幫助和指導，在此表示深深的謝意；同時，也非常感謝羅佳瑞同學在畢業(yè)設計期間對我對工作的大力支持。最后，我還要特別感謝我的家人以及所有的親朋好友。他們對我深深的愛，以及堅定的支持和關心，是我不斷進步的源泉，在此我要向他們表示由衷的敬意和真心的祝福！參考文獻[1] 陳全世,仇斌, ,~58[2] 趙川紅, 加相移控制的雙向 DC/DC ,(10): 72~77[3] DC/DC 變換器研究:[ 博士學位論文].武漢:華中科技大學,2022[4] Li Quan. Peter Wolfs. An analysis of a resonant half bridge dual converter operating in continuous and discontinuous modes. ~13l8[5] 馬棡, 瞿文龍, 劉圓圓. 一種隔離型雙向軟開關 DC/DC 變換器, 清華大學學報, 2022, 46(10):15~19[6] :科學出版社,2022 .267~283.[7] Su Guijia. Fang . Experimental Evaluation of a SoftSwitching DC/DC Converter for Fuel Cell Vehicle ~44[8] 李瑛，王林山. 燃料電池. 北京：冶金工業(yè)出版社， 2022[9] 田玉冬、朱新堅、曹廣益. 電動汽車的動力電池技術 . 移動電源與車輛,2022: 36~41[10] 任恒良, . , 2022:591~594[11] Fang Z. Peng, Hui Li etc, “A New ZVS Bidirectional DCDC converter for Fuel Cell and Battery Application”, IEEE trans. Power Electron, vol 19, ~65, Jan. 2022.[12] 范海峰，趙川紅，徐德鴻. 雙向 DC/DC 變換器的改進相移控制設計[J] . 電力電子技術, 2022,37(3):12~14.[13] , David , Zhaoming Qian, “An improved dual active bridge DC/DC converter. PESC’01 2022:232~236[14] 肖華鋒， DC/DC 變換器(II)設計原則和實驗研究[J].，21(11):34~39[15] Kent Holland. Fang . Zsource Inverter Control for Traction Drive of Fuel CellBattery Hybrid ~1656[16] 張方華，雙向 DCDC 變換器的研究. 南京航空航天大學博士論文,~70[17] 許海平,溫旭輝, DC／DC 變換器的分析與設計 [J].電力電子技術，,2022,1l:13~17[18] BuckBoost 型雙向 DCDC 變換器的研究,[碩士學位論文] ,合肥:合肥工業(yè)大學,2022[19] DCDC 變換器的研究:[ 博士學位論文],浙江:浙江大學,2022[20] DCDC 變換器的研究，中國科學院碩士學位論文，2022