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1、本科毕业设计（论文）双向DC/DC变换器研究*燕 山 大 学2012年6月本科毕业设计（论文）双向DC/DC变换器研究学院（系）：里仁学院电气工程及其自动化 专 业： 应用电子 学生 姓名： * 学 号：* 指导 教师： * 答辩 日期： 2012-6-17 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：电气工程学院 系级教学单位：电气工程及其自动化 学号*学生姓名*专 业班 级里仁应电2班题目题目名称双向DC/DC变换器研究题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕
2、业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容掌握双向DC/DC变换器的工作原理，实现高效变换；采用高频变换拓扑及调制与控制策略，提高系统响应速度，实现能量的双向流动：主要内容1 分析双向变换器的工作原理2设计主电路参数3实现闭环控制4使用合适的软件完成仿真基本要求1按电气工程学院本科生学位论文撰写规范的要求完成设计说明书一份（不少于2.4万字），A0图纸一张。2说明书及插图一律打印，要求条理清晰、文笔流畅、图形及文字符号符合国家现行标准。3按教研室指定的地点进行设计，严格按进度计划完成毕业设计任务。参考资料1李立，刘刚.多电池组储能系统双向DC-D
3、C变换器的研制 电力系统保护与控制.2011,39(3):90-94.2 张方华.双向DC-DC变换器的研究.南京航空航天大学 博士论文3 郭海滨，张崇巍，张兴，等.一种应用于光伏系统的双向 DC/DC变换器.电力电子技术.2010,44(6):51-52周 次第 1 4 周第5 8 周第9 12 周第1316周第1718周应完成的内容查阅相关资料，完成调研工作完成双向DC/DC变换器工作原理分析及参数设计完成仿真电路搭建对仿真结果分析及参数优化撰写论文准备答辩指导教师：*职称：助教 教授 2011年12月 30 日系级教学单位审批： 年 月 日摘要摘要双向DC/DC变换器是典型的“一机两用”
4、设备，可实现能量的双向传输，所以在需要能量双向流动的场合，双向DC/DC变换器的应用可大幅度减轻系统的体积、重量和成本，有着重要的研究价值。本文主要研究了隔离型双向全桥DC/DC变换器。本文首先介绍双向DC/DC变换器的概念、应用场合以及研究现状，并在此基础上分析了电压一电流型双向全桥DC/DC变换器：Buck充电模式时，高压侧开关管有驱动信号，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号封锁，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，分别分析了buck充电模式和boos
5、t放电模式的工作原理。最后利用PSpice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，给出了各个部分的波形图，最后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 I Abstract AbstractAbstractBi- DC/DC Converter (BDC) was typical device as “two functions in one device”,with which energy can transfer in either direction. Therefore, in situations tha
6、t require two-way flow of energy, bi-directional DC / DC converter applications can greatly reduce the system size, weight and cost, has important research value.This paper studied the isolated bi-directional full-bridge DC / DC converter.This paper first introduces the concept of bi-directional DC
7、/ DC converter applications, as well as the status quo, and on this basis, the advantages and disadvantages of the voltage of a current bi-directional full-bridge DC / DC converter; Buck mode, the high pressure side switch tube drive signals, the low pressure side of the switch drive signal blockade
8、, the only power switch body diode rectifier; The circuit for voltage full-bridge structure. Boost mode, the low voltage side switching possession of the drive signal, the high pressure side of the switch drive signal blockade, only the power switch body diode rectifier; the circuit for current-mode
9、 full-bridge structure.Then analyzed the buck charging mode and boost the working principle of the discharge mode. Last buck charging mode and boost the discharge mode of open and closed loop simulation using PSpice software to various parts of the waveform, consistent with the final simulation resu
10、lts and theoretical.Keywords： Bi-directional DC / DC converters Buck charging mode Boost discharge mode 目录摘要AbstractII第1章 绪论11.1 课题研究背景11.2 双向DC/DC变换器的应用11.2.1 不停电电源系统(UPS)11.2.2 电动汽车燃料电池电源系统31.2.3 航天电源系统41.3 双向 DC/DC 变换器的现状和发展51.3.1双向直流变换器的现状51.3.2 双向直流变换器的发展61.4 本章小结7第2章 双向全桥 DC/DC 变换器82.1.双向 DC/D
11、C 变换器的原理82.2 双向 DC/DC 变换器的构成方法92.3 隔离型双向全桥 DC/DC 变换器112.4 双向全桥 DC/DC 变换器的工作原理122.4.1 充电模式工作原理142.4.2 放电模式工作原理162.5 开关管电压尖峰问题162.6 本章小结18第3章双向 DC/DC 变换器主电路元件设计193.1 引言193.2 高频变压器的设计193.2.1变压器的设计主要包括：磁心选择、匝数计算等。193.2.2 双向DC一DC变换器中变压器偏磁问题：203.3 电感Lf的设计223.4 功率开关管的选取233.5本章小结23第四章：DC/DC变换器的PSpice仿真254.1
12、 Buck充电电路简化仿真图254.2 Boost放电电路简化仿真图：274.3 Bcuk 充电模式闭环仿真304.4 Boost放电模式闭环仿真314.5本章小结33结论35参考文献37致谢39附录141附录245附录349附录455 III第1章 绪论第1章 绪论1.1 课题研究背景DC/DC变换器是将一种直流电能转换成另一种形式直流电能的技术，主要对电压、电流实现变换。它在可再生能源、电力系统、交通、航天航空、计算机和通讯、家用电器、国防军工、工业控制等领域得到广泛的应用。通常DC/DC变换器都是单向工作的，主要原因是因为功率开关(SCR，I GBT等)均为单向，并且主功率回路上都有单向
13、导电的二极管，所以能量只能单向流动。然而随着科技和社会的发展，双向直流不间断电源系统、航空电源系统等场合对DC/DC变换器的需求逐渐增加。为了减轻系统的体积重量，节省成本，在电池的充放电系统、电动汽车、不间断电源系统、太阳能发电系统、航空电源系统等场合，双向DC/DC变换器(Bi一direCtionalDC/DC Converter，BDC)获得了越来越广泛的应用。双向DC/DC变换器是一种典型的“一机两用”设备，单向DC/DC变换器只能将能量从一个方向传到另一个方向，双向 DC/DC变换器则可以实现能量的双向传输，而且双向DC/DC变换器就是DC/DC变换器的双象限运行，功率不仅可以从输入端流向输出端，也能从输出端流向输入端。它的输入输出电压极性不变，但输入、输出电流的方向可以改变。理论上讲，将单向DC/DC变换器中的单向开关和二极管改为双向开关，则所有的单向拓扑均变为双向拓扑，加上合理的控制就能实现能量的双
