PWM加相移复合控制双向DC/DC变换器优化设计

　　O 引言

　　双向DC/DC变换器可广泛应用于直流不停电电源系统、航灭电源系统、电动汽车等应用场合。传统的相移控制双向DC/DC变换器不需要辅助开关就可以实现ZVS软开关。当输入电压和输出电压的幅值不匹配时，相移控制双向DC/DC变换器有较大的电流应力而且软开关范围会减小。PWM加相移复合控制双向DC/DC变换器解决了上述问题。

　　1 PWM加相移复合控制的工作原理

　　图l是相移控制的双向DC／DC变换器。在隔离变压器两侧各有两个开关。开关S1(S3)和S2(S4)是互补工作的，占空比是0．5，电感L1是能量传输器件。图2是相移控制的概念图。图4(a)是当等效输入电压vab幅值等于等效输出电压Vcd幅值，即V1/2=nV2，n=Np：Ns是变压器变比时相移控制的原理波形图。当等效输入电压vab幅值不等于等效输出电压vcd幅值时，图4(b)是V1/2<nV2时相移控制的原理波形图。当等效输入电压vab幅值不等于等效输出电压vcd幅值时，变换器的电流应力和电流有效值变大，变换器传递无功也增大，这些都增大了变换器的电流应力和通态损耗。图3是PWM加相移复合控制双向DC/DC变换器的概念图。占空比的PWM控制相当于在等效输入电压vab和等效输出电压vcd加入了一个电子变压器。图4(c)是PWM加相移复合控制双向DC／DC变换器的波形图。与相移控制相比，PWM加相移复合控制可以减小变换器的电流应力和电流有效值，因此变换器的效率可以有所提高。本文提出了5 kW PWM加相移复合控制双向DC／DC变换器的优化没计和控制方法。基于开关损耗模型，不同开关MOSFET或IGBT和不同输入电压等级42V或380V的电路方案可以比较。具有最小开关损耗的电路方案可以提出。根据电路的工作原理，一种新的控制方案可以实现PWM加相移的复合控制。