高压多电平双向DC-DC变换器文献综述

1、高压多电平双向DC-DC变换器文献综述一、导言本文研究的对象是高压多电平双向DC-DC变换器。在下载的文档中，有10篇与本主题相关，参考文献1234与本主题完全一致。其他6篇文献集中在高压和双向两个关键词上。以下是文献研究的主要内容。二。主要内容文献1 2介绍了一种带电容箝位的模块化多电平双向DC-DC变换器。转换器由5个独立模块级联而成，每个模块由3个MOS管和一个箝位电容组成，如下图所示。通过控制每个模块中的MOS管的通断，每个模块可以在正常工作和旁路状态下工作，并且可以选择不同模块的工作状态以实现不同的输出电平，并且可以使输入和输出电压的比率不同。从每个模块的电路结构可以看出，能量可以双

2、向流动。从下面的图1可以看出，在整个电路中，电感不像传统的DC-DC转换器那样用作能量存储器件。这种无电感设计的原理提高了器件的效率和可靠性。本文作者的实验装置功率为5kW，级数为6。当输入电压为250伏，负载为1.76时，器件效率达到95.1%。图1。电容箝位模块化多电平双向DC-DC变换器文献3中描述的具有电容箝位的模块化多电平双向DC-DC转换器与上述拓扑相同。本文详细分析了该电路的不同工作状态和等效电路图。与传统的飞跨电容多电平变换器相比，该拓扑可以减少开关管数量，降低电容耐压水平。文献4中介绍的模块化多电平双向DC-DC转换器的拓扑结构类似于测井变频电源的拓扑结构。每个模块的拓扑是移

3、相全桥电路，并且整个转换器是通过将模块的输入、并联和输出串联起来而形成的，如下图2所示。采用这种拓扑结构的原因与作者的研究方向波发电有关。本文强调了梯形载波控制方法和三角形载波控制方法的区别，并提出梯形载波控制方法可以提高装置的效率。梯形载波控制方法中的开关频率用迭代算法计算。这种方法的最大优点是根据设备的实际功率需求和效率曲线来决定每个模块是并联运行还是旁路运行。本文通过两模块实验，证明梯形载波控制方法可以使器件在最大效率点运行。图2。模块化多电平双向DC-DC转换器文献5介绍了一种高压双向单端反激式转换器，其拓扑结构如下图3所示。图3。高压双向单端反激变换器开关频率在充电模式下改变，在放电

4、模式下固定。这种拓扑主要应用于带有容性负载的机械传动装置中的电源。该装置具有电压输出范围宽、效率高的特点。文献6中介绍的双向DC-DC转换器主要用于储能系统。主电路拓扑如下图4所示。该拓扑分为五个部分，包括低压电路、箝位电路、中压电路、降压升压电路和高压电路。这种拓扑的主要特点是使用更少的开关器件，并且可以通过使用3个开关管来实现能量的双向流动。在耦合电感匝数相对较少的情况下，仍然可以实现高电压增益和高效率。由于使用耦合电感，当电路处于升压状态时，开关管的电压应力与输入电压没有直接关系，这使得当具有不同电压电平的电池用作输入功率时，电路仍然可用。图4。储能系统中的双向DC-DC变换器文献7中介

5、绍的高压双向DC-DC变换器应用于电力机车(3kV、1.5kV和0.75kV)，其主电路拓扑如下图5所示。图5。电气锁定中的高压双向DC-DC变换器与目前单相多电平中点箝位DC-DC变换器相比，该变换器对箝位二极管和电容的耐压水平要求较低，可以降低器件的成本和体积。该图显示了一个4单元模块转换器，模块数量可根据实际使用要求增加。在文献8中介绍的高压DC-DC转换器的拓扑在下面的图6中示出。该拓扑具有以下特点：第一，由于DC-交流部分由三个模块串联而成，开关管的电压应力为输入电压的三分之一，因此可以选择低耐压水平的开关管，降低导通损耗；其次，采用软开关技术可以降低开关损耗。第三，由于使用了变压器

6、，装置的输出电流增加了3倍，增加了装置的功率水平。本文作者研制的试验装置额定参数为4.5千瓦，输入1000伏，输出48伏。图6。参考文献8中主电路的拓扑图在文献9中介绍的高压DC-DC转换器的拓扑在下面的图7中示出。从拓扑结构可以看出，变压器的主电路实际上可以由四个全桥谐振转换器组成。这是一个全桥谐振转换器，其谐振电容值从大到小，因此这四个全桥谐振转换器是分开控制的。由于谐振电容值不同，每个全桥谐振转换器的输出电压也不同。通过控制每个全桥谐振转换器的工作时间，可以在变压器的输出侧获得16个电压值。这里，开关管的开关是根据不同的功率要求来确定的。如果每个全桥谐振转换器的输出电压值被设置为A、B、

7、C和D，则根据不同的功率电平，4个全桥谐振转换器在16个功率电平下的操作被显示在下表1中。图7。参考文献9中主电路的拓扑图表1。不同功率水平下谐振变换器的工作状态在仿真中，这种拓扑的输出电压在40千赫时可接近20千伏。文献10介绍了一种多相级联DC-DC转换器，其拓扑如下图8所示。该拓扑的工作模式类似于模块化多电平转换器，但交流电压和电流仅用于在该拓扑中重新分配功率。针对不同的DC输入电压以及模块采用半桥还是全桥，分析了相位控制的不同特点。图8。多相级联DC-DC转换器参考文献：1。一种5千瓦双向多电平模块化DC-DC转换器(MMCCC)，具有内置的燃料电池和混合电动汽车电源管理功能。2。采用模块化架构的5kW多电平DC-DC转换器具有双向电源管理和容错功能。3。一种多电平DC-DC转换器，具有高电压增益和降低的元件额定值和数量。4。双向模块化多电平DC-DC变换器控制和通过独立模块控制方法提高效率。5。用于电容致动器的高压双向反激