用于电动汽车的多重化软开关双向DC/DC变换器的研究

用于电动汽车的多重化软开关双向DC/DC变换器的研究

用于电动汽车的多重化软开关双向DC/DC变换器的研究

电动汽车在运行过程中，频繁地加速减速、起动制动，需要利用双向DC/DC变换器将
电池的电压升高以获得稳定的直流母线电压。另外，在电动汽车制动时，需要通过双向
DC/DC变换器将能量回馈到电池，使其效率提高。

通过对比几种典型双向DC/DC变换器发现，在相同条件下半桥型双向DC/DC变换器电路元
件所承受的电压电流应力较小。基本半桥型拓扑结构运用在大功率负载时，所需开关器
件等级仍然较高、电感较大、体积庞大、能量密度较低。为了减小变换器体积，增大功
率等级，参考文献[2-
3]采用多重化半桥拓扑结构，降低了开关管功率等级，减小所用电感和电压电流纹波，
但开关损耗问题仍有待解决。参考文献[4]采用一个震荡电感加二重双向DC/DC拓扑结构
，运用软开关技术提高效率，但增加了一个电感元件和两个开关，导致成本增加。

为获得较高的功率密度，可将变换器设计在非连续导通模式（DCM），但其纹波较大，故
采用多重化拓扑结构以弥补其缺陷，由此所需电感进一步减小[3]。另外，在DCM模式下
，主开关关断的频率是其负载电流频率的两倍，开关的关断损耗增大，DCM模式使得变换
器效率降低[5]。本文采用一种控制型软开关技术[6]，不需要额外增加半导体器件，通
过合理控制实现软开关，从而减小了开关损耗，提高了变换器效率。

1 变换器拓扑结构及控制策略

1.1 变换器的拓扑结构及工作原理

本文采用的三重交错式双向DC/DC变换器由三个典型半桥式双向DC/DC拓扑结构交错并联
而成，其拓扑结构如图1所示。
[pic]
三个基本半桥的导通时间依次互错1/3周期，且在每个周期导通时间相同，因此电感电流
也依次互错1/3周期，从而减小总电流的纹波。

当正向运行，即升压运行时，下部开关Sd1、Sd2、Sd3处于斩波状态，为主开关，上