【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(guān)系的二維曲線圖圖 31 中顯示了當占空比 D 和開關(guān)頻率固定時，輸出功率 和移相角 之間0P1?函數(shù)關(guān)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(dǎo)出輸入電感電流 的表達式。dci (313)12()dcinsiVfL???? 變換器設(shè)計開關(guān)電源中變壓器是核心器件，變壓器設(shè)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(guān)電源的技術(shù)性能和可靠性。同時，許多其它主電路元件的參數(shù)設(shè)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(yīng)該進行的是變壓器的設(shè)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(cè)與低壓側(cè)進行隔離；(2)低壓側(cè)電壓到相應(yīng)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(cè)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(yīng)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(guān)管并聯(lián)電容的諧振，不利于開關(guān)管軟開關(guān)的實現(xiàn)。變換器開關(guān)管上的電壓和電流應(yīng)力是硬件電路開關(guān)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(cè)半橋拓撲單元中的開關(guān)管SS 2 的電壓應(yīng)力均為輸入電源電壓的兩倍，即 ，由于低壓121speakspeakinVV??側(cè)輸入電源電壓較低，所以低壓側(cè)開關(guān)管的電壓應(yīng)力也相應(yīng)地較低。而高壓側(cè)半橋拓撲單元中的開關(guān)管 SS 4 電壓應(yīng)力均為輸出電容電壓，即 。3434speakspeak?電流應(yīng)力包括開關(guān)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(dǎo)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(cè)開關(guān)管的電流有效值為： ，而通過高壓側(cè)開關(guān)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(cè)開關(guān)管 SS 2 的電流達到最大值，這個時刻對應(yīng) S27t的關(guān)斷時刻，而在 S1 關(guān)斷時刻，即 時刻通過高壓側(cè)開關(guān)管 SS 4 的電流達到最t大值。可以推出變換器低壓側(cè)和高壓側(cè)開關(guān)管的電流峰值為式(316)所示： (316)1,21323,42|(0)|()||SpeakdcpdrSeaksIII???????由于開關(guān)管的導(dǎo)通損耗是軟開關(guān)功率變換器的主要損耗，因此合理選取移相角，實現(xiàn)開關(guān)管電流應(yīng)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(guān)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(jié)本章通過多個數(shù)學(xué)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(guān)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(dǎo)和理論設(shè)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(guān)條件進行仿真驗證，表 41 中列出了變換器相關(guān)的仿真參數(shù)。表 41 雙半橋雙向 DCDC 變換器仿真參數(shù)設(shè)置元器件名稱 參數(shù)值輸入電感 dcL25H?低壓側(cè)分壓電容 ，1C2 高壓側(cè)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(cè)諧振電容 ，1rC2 1F?高壓側(cè)諧振電容 ，3r4 .開關(guān)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(cè)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(cè)的半橋電路和高壓側(cè)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(cè)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　D 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(cè)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(jié)果驗證了理論分析。結(jié)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(shù)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(yīng)用。本文主要做了以下幾個方面的工作。1. 對國內(nèi)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(chǔ)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(jié)合雙半橋(DHB) DCDC 變換器在電動汽車能量管理系統(tǒng)中的應(yīng)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(guān)條件進行了系統(tǒng)的理論分析；通過數(shù)學(xué)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(guān)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(guān)(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(yīng)用中還應(yīng)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(dǎo)師王瑾老師。在這幾個月的畢業(yè)設(shè)計過程中，自始至終得到了王瑾老師無微不至的關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。導(dǎo)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(wù)實的工作作風(fēng)，使我敬佩不已、終生難忘。王瑾老師認真負責(zé)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(xué)郁玉彬、徐淼、蔣小波等的幫助和指導(dǎo)，在此表示深深的謝意；同時，也非常感謝羅佳瑞同學(xué)在畢業(yè)設(shè)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(guān)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(xué)位論文].武漢:華中科技大學(xué),2022[4] Li Quan. 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