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高效率雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器

采用雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)高低壓直流電之間的雙向轉(zhuǎn)換。從理論上說(shuō)，輸入端輸入固定的電壓后，輸出端可以得到任意的電壓值。DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是提高轉(zhuǎn)化效率。在燃料電池汽車的動(dòng)力系統(tǒng)中，DC/ DC轉(zhuǎn)換器位于燃料電池與鎳氫電池之間，實(shí)現(xiàn)加速時(shí)兩個(gè)動(dòng)力源都輸出電流，而在車輛制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)在鎳氫蓄電池中。此處的鎳氫電池可以被鋰電池取代。

針對(duì)一款5kW的雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，要求其轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到95%。工作過(guò)程中電能損失較大的是開(kāi)關(guān)損失，開(kāi)關(guān)損失與開(kāi)關(guān)電壓的二次方成正比，可以通過(guò)零電壓切換，實(shí)現(xiàn)DC/DC啟動(dòng)時(shí)電壓變化的平穩(wěn)過(guò)渡，消除較大的開(kāi)關(guān)電壓。電路結(jié)構(gòu)包括輸入初級(jí)電路、次級(jí)電路和輸出電路。轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)單、雙兩種電壓的輸入模式。而在輸出端，也是兩種輸出模式。以上3級(jí)電路在工作中，控制開(kāi)關(guān)不斷實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉，初級(jí)電路電壓的輸入范圍是42～63V，次級(jí)電路的電壓定為48V，輸出電壓定為200V。在控制器內(nèi)部部件型號(hào)的選取上，要考慮所能承受的最大功率和電壓范圍。

轉(zhuǎn)換效率的測(cè)試。在通過(guò)了軟件測(cè)試后，還要進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試。當(dāng)初級(jí)電壓為48V（與次級(jí)電壓相同）、輸出電壓為200V時(shí)，效率為95.8%；當(dāng)初級(jí)電壓為63V、次級(jí)電壓48V、輸出電壓200V時(shí)，效率為95.1%；當(dāng)初級(jí)電壓為42V、次級(jí)電壓48V、輸出為200V時(shí)，效率為91%?？梢钥闯?，轉(zhuǎn)換器的效率很穩(wěn)定，而且當(dāng)初級(jí)電壓與次級(jí)電壓相同時(shí)，效率最高；當(dāng)輸入電壓低時(shí)，即工作在升壓模式時(shí)，效率最低；從功率角度上，相比于小功率的轉(zhuǎn)換器，大功率轉(zhuǎn)換器具有更高的轉(zhuǎn)換效率。

網(wǎng)址：http://ieeexplore.ieee. org/xpls/abs_all.jsp? arnumber=6687515

作者：Rong-Jong Wai et al

編譯：張聰