基于锂电池化成的新型双向DC/DC拓扑结构研究与建模

图4 整体仿真电路图

在半桥变换器结构中， 为了防止上下桥臂同时导通， 需要设置一定的死区时间， 让上下桥臂交替导通， 开关频率f = 50 kHz, 上下桥臂的占空比各为0. 3, 输入电压为400 V, 在纹波电流为10% , 纹波电压为1% 的条件下， 计算输出滤波电感为L 1= 25 H, 输出滤波电容为C11= 612. 5 F, 负载电阻R5 = 0. 15 , 变压器变比为N s / N p= 20。

图5 给出了降压时变压器原边副边电压波形和电池充电电压与电流波形， 如图5( a) 所示， 在输入电压为400 V 的情况下， 由于原边电容分压使原边绕组上电压幅值为200 V, 副边绕组电压为10 V, 图5( b) 为输出电压和电流波形， 在开始启动后经过一个上升期， 充电电压稳定在3 V, 充电电流稳定与20 A。

图5 降压仿真结果波形图

图6 给出了升压时电池侧放电电流与电压波形， 母线侧电流与电压波形， 如图6( a) 电池放电电压电流波形图， 电池放电电压为3 V, 输出电流经过一个周期后稳定在20 A; 图6( b) 为放电时母线侧电压和电流波形，输出电压经过一个周期后400 V, 电流恒定在0. 05 A。

图6 升压仿真结果波形图

4 结语

本文提出两级双向DC/ DC 拓扑结构， 此拓扑的电路结构简单， 由双向半桥变换器和双向Buckboost 变换器进行组合， 改善了单级半桥式双向变换器在电压输入较低时变换性能差的缺点， 通过对该变换器在低压侧为3 V 时进行升压仿真和高压侧在400 V 时进行降压仿真， 分析结果表明， 该双向DC/ DC 拓扑结构能实现大输入与输出电压压差的变换。