双向DC-DC变换器研究

双向DC-DC变换器
摘要:
双向DC/DC变换器是一种可以实现 “一机两用”的设备,可用其得到能量的双向传输,并且在有些需要能量双向流动的场合,双向DC/DC变换器可大幅度减轻系统的体积、重量以及成本价值,有着重要的研究意义。
    首先介绍的是双向DC/DC变换器的概念、应用场合以及其研究现状,并在此基础上分析了电压—电流型双向全桥DC/DC变换器;Buck充电模式时,高压侧开关有驱动信号,低压侧开关管驱动信号封锁,仅用功率开关管的体二极管整流;此时电路为电压型全桥结构;Boost放电模式时,低压侧开关管有驱动信号,高压侧开关管驱动信后封锁,仅用功率开关管的体二极管整流;此时电路为电流型全桥结构。然后,分别对buck充电模式和boost放电模式的工作原理进行了分析。最后利用Proteus软件分别对buck充电模式和boost放电模式的开环和闭环进行了仿真,给出了各部分的波形图,最后得出的仿真结果和理论一致。
关键词:双向DC-DC变换器    Buck充电模式    Boost放电模式
   

   
前言
当您电池的最后一焦耳电能被耗尽时,功耗和效率就将真正呈现出新含义。以一款典型的手机为例,即使没有用手机打电话,LCD屏幕亮起、显示时间及正在使用的网络运营商等任务也会消耗电力。如果它是一款更高级的手机,还可以播放您喜爱的MP3音乐或浏览视频数据。不过,每为手机增加一种功能,实际上也增加了电池的负担。对于很多手机设计者来说,能否延长可用电力的使用时间是您的手机在下次充电前能够持续多久的关键所在。这也就意味着电力需要在各种功能模块间保护和预算,最大限度地延长电池寿命和使用。

  要实现效率,并不单单意味着DC-DC转换器在负载指定的某个操作点可以获得多高的
效率,而是在DC-DC转换器整个载荷范围内这种高效率能够维持多久。一般来说,大部分DC-DC转换器都指定可以达到的最大效率数字,而且人们也通过选择一个非常大的数字(如95%),毫不犹豫地选择一个合适的转换器。然而,要真正地充分利用这个效率,还需要把转换器的曲柄转到可以实现最大功率转换的操作点上。如果未转到这个点,就不能达到95%的效率。而且因为这个问题,根据所应用的载荷,有时甚至达不到60%的效率。
 双向 DC/DC 变换器的功能是:供电正常时作为电池组的充电器,保持电池充足电状态;在供电故障后将电池组电压转变为直流母线电压,给负载供电。通常,电池组充电的功率较小,放电时功率较大,因此对 Bi- DC/DC 的功率等级应依放电功率为准。使用双向 DC/DC 变换器的好处是,可以将电池的充放电的工作分离出来,用双向DC/DC 变换器单独处理蓄电池的充放电操作,更容易优化充放电过程,对于延长蓄电池的寿命和提高充电效率都有好处。
1.方案论证
1.1方案一:
电源模块:12V稳压电源
电池组:5节18650型的2800mAh的锂离子电池串联在一块
辅助电源:1-20V可调的电源
双向DC-DC变换电路:利用反向的时候是反激模式,低边的两个管子有重叠占空比。

本文发布于:2024-09-20 08:40:30,感谢您对本站的认可!

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标签:模式   效率   双向   放电
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