高壓多電平雙向DC-DC變換器文獻綜述

1、精品文檔高壓多電平雙向dc-dc變換器文獻綜述一、前言本次文獻調(diào)研的主題為高壓多電平雙向 dc-dc變換器。下載到的文獻中與該主題相關(guān)的有 10 篇，完全符合該主題的文獻有參考文獻 1234 ，其它 6 篇文獻則側(cè)重于高壓和雙向這兩個關(guān)鍵詞。以下是文獻調(diào)研的主要內(nèi)容。二、主要內(nèi)容文獻 1 2介紹了一種電容箝位的模塊化多電平雙向dc-dc變換器。該變換器由 5 個獨立的模塊級聯(lián)而成，每個模塊由三個mos管和一個箝位電容組成，如下圖所示。通過控制每個模塊中 mos管的通斷可以使每個模塊運行在正常工作和旁路狀態(tài)，選定不同模塊的工作狀態(tài)可以實現(xiàn)不同電平的輸出， 并且可以使輸入輸出電壓的比值不同。 從每

2、個模塊的電路結(jié)構(gòu)可以看出， 能量可以實現(xiàn)雙向流動。從下圖 1 可以看出整個電路中沒有像常規(guī)的 dc-dc變換器那樣使用電感作為儲能裝置，這種無感設(shè)計的原則提高了裝置的效率和可靠性。本文中作者的實驗裝置功率為 5kw，電平數(shù)為 6。當(dāng)輸入電壓為 250v，負載為 1.76 時，裝置效率達到了 95.1%。圖 1.電容箝位的模塊化多電平雙向dc-dc變換器文獻 3 介紹的電容箝位的模塊化多電平雙向 dc-dc變換器與上文介紹的拓撲結(jié)構(gòu)一樣。文中詳細分析了該電路的不同工作狀態(tài)和等效電路圖， 該拓撲相比傳統(tǒng)的飛跨電容型多電平變換器可以減少開關(guān)管的數(shù)量和電容耐壓等級。文獻 4 介紹的模塊化多電平雙向 d

3、c-dc變換器的拓撲結(jié)構(gòu)類似于測井變頻電源的拓撲結(jié)構(gòu)， 它的每個模塊拓撲為移相全橋電路， 整個變換器由模塊的輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)組合而成， 如下圖 2 所示。之所以采用這樣的拓撲是與作者研究的方向波浪能發(fā)電有關(guān)。在文中，作者著重敘述了梯形載波的控制方法與三角載波控制方法的不同，提出了梯形載波控制方法能夠提高裝置的效率。 梯形載波控制方法中的開關(guān)頻率是通過迭代的算法計算得到的。該方法最大的優(yōu)點是根據(jù)實際的功率需求情況，依據(jù)裝置的效率曲線來決定每個模塊是處于并聯(lián)工作狀態(tài)還是旁路工作狀態(tài)。 在文中作者通過兩模塊的實驗來證明梯形載波控制方法能夠使裝置運行在最大效率點處。1歡迎下載精品文檔圖 2.模塊化多電

4、平雙向dc-dc變換器文獻 5 介紹了一種高壓雙向單端反激變換器，該拓撲結(jié)構(gòu)如下圖3 所示。圖 3.高壓雙向單端反激變換器在充電模式下開關(guān)頻率是變化的， 在放電模式下開關(guān)頻率是固定的。 這種拓撲結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在容性負載的機械傳動裝置中進行供電。 該裝置的特點是可以實現(xiàn)寬范圍的電壓輸出和高的效率。文獻 6 介紹的雙向 dc-dc變換器主要應(yīng)用在儲能系統(tǒng)中，主電路拓撲如下圖 4 所示。該拓撲分為 5 個部分，低壓電路、箝位電路、中壓電路、升降壓電路和高壓電路 5 個部分。該拓撲最主要的特點是使用的開關(guān)器件較少， 采用 3 個開關(guān)管就能實現(xiàn)能量的雙向流動。 在保證耦合電感匝數(shù)相對較少的情況下依然能實現(xiàn)

5、較高的電壓增益和效率。 由于耦合電感的使用， 當(dāng)電路處于升壓狀態(tài)時開關(guān)管的電壓應(yīng)力與輸入電壓沒有直接的關(guān)系， 這使得對于不同的電壓等級的電池作為。2歡迎下載精品文檔輸入電源時該電路依然可以使用。圖 4. 儲能系統(tǒng)中的雙向dc-dc變換器文獻 7 介紹的高壓雙向 dc-dc變換器應(yīng)用在電力機車（3kv，1.5kv 和 0.75kv ）當(dāng)中，其主電路拓撲結(jié)構(gòu)如下圖 5 所示。圖 5. 電力機車中的高壓雙向 dc-dc變換器相比現(xiàn)在的單相多電平中點箝位的 dc-dc變換器，該變換器對于箝位二極管和電容的耐壓等級要求較低，這樣可以降低裝置的成本和體積。圖中是一個4單元模塊的變換器，根據(jù)實際使用需求還可

6、以增加模塊的數(shù)量。文獻 8 介紹的高壓 dc-dc變換器拓撲結(jié)構(gòu)如下圖 6 所示，該拓撲結(jié)構(gòu)具有以下特點：一、由于 dc-ac部分采用三模塊串聯(lián)而成， 因此開關(guān)管電壓應(yīng)力為輸入電壓的三分之一，可選擇低耐壓等級的開關(guān)管，且可減小導(dǎo)通損耗；二、采用的軟開關(guān)技術(shù)可以減小開關(guān)損耗；三、因為變壓器的使用，裝置輸出電流增加3倍，增大了裝置的功率等級。本文作者的試驗裝置額定參數(shù)為 4.5kw，輸入 1000v，輸出 48v。3歡迎下載精品文檔圖 6. 文獻 8 主電路拓撲圖文獻 9 介紹的高壓 dc-dc變換器拓撲結(jié)構(gòu)如下圖 7 所示。從拓撲可以看出變壓器原邊主電路組成其實可以為 4 個全橋諧振變換器， 這

7、是個全橋諧振變換器的諧振電容的容值是從大到小， 因此這 4 個全橋諧振變換器是單獨受控的。 因為不同的諧振電容容值， 所以每個全橋諧振變換器的輸出電壓不同， 通過控制每個全橋諧振變換器的工作時間可以在變壓器輸出側(cè)得到 16 種電壓值。這里開關(guān)管的通斷是依據(jù)不同的功率需求來確定的。 如果將每個全橋諧振變換器的輸出電壓值定為 a、 b、 c 和 d，那么依據(jù)功率等級不同，在 16 個功率等級下 4 個全橋諧振變換器的工作情況如下表 1 所示。圖 7.文獻 9 主電路拓撲圖。4歡迎下載精品文檔表 1. 不同功率等級下各諧振變換器工作狀態(tài)表在仿真中，在 40khz 下該拓撲的輸出電壓可接近20kv。文

8、獻 10 介紹的是一種多相級聯(lián) dc-dc變換器，其拓撲結(jié)構(gòu)如下圖 8 所示。該拓撲的運行方式與模塊化多電平變換器類似， 但是在本拓撲中交流電壓和電流只是用來對功率進行重新分配。對于不同的直流輸入電壓和模塊采用半橋還是全橋， 作者分析了相位控制的不同特征。圖 8.多相級聯(lián)dc-dc變換器。5歡迎下載精品文檔參考文獻 :1.a 5-kw bi-directionalmultilevel modular dc-dcconverter(mmccc) featuringbuilt in power management for fuel cell and hybrid electric automob

9、iles.2.bi-directionalpower management and fault tolerantfeature ina 5-kw multileveldc-dc converter with modular architecture.3.a multileveldc-dcconverter withhigh voltage gainand reducedcomponent ratingand count.4.bidirectionalmodularmultileveldc-dc convertercontroland efficiencyimprovements through separate module control method.5. high voltage bi-directional flyback converter for capacitive actuator.6. high-efficiency bidirectional dc-dc converter with high-voltage gain.7.high-voltagebi-directionaldc-dcconverterforadvancedelectricallocomotives.8. a high-voltage dc-dc converte