OBC的CLLC/CLLLC拓?fù)渑cDAB拓?fù)浔容^

OBC(on-board Charger) 作為汽車充電的重要部件 一般分為 PFC 和 DC-DC兩個(gè)部分。PFC將輸入交流電壓整流成直流電壓，再通過(guò)DC-DC對(duì)電池進(jìn)行充電。

新型的OBC支持V2G，V2V等功能，要求功率的雙向傳輸。同時(shí)，OBC的輸出功率要求逐漸由3.3kW,6.6kW提高到11kW，22kW。新的這些需求也帶來(lái)對(duì)拓?fù)湫碌囊?，傳統(tǒng)的LLC拓?fù)浜苊黠@已經(jīng)不能適應(yīng)這些需求。因此，本文會(huì)對(duì)支持雙向功率傳輸?shù)腃LLC，CLLLC，DAB拓?fù)溥M(jìn)行一些探討和比較。

CLLC拓?fù)湓贚LC拓?fù)涞幕A(chǔ)上，副邊增加了一個(gè)電容，使功率可以雙向傳輸。而CLLLC拓?fù)涞母边呍贑LLC的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)電感，使電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱。

優(yōu)點(diǎn)：

1.高效（高于98%的峰值效率）

2.設(shè)計(jì)良好時(shí)全范圍軟開(kāi)關(guān)

3.控制相對(duì)簡(jiǎn)單（調(diào)頻，burst）

4.二次側(cè)輸出EMI小

缺點(diǎn)（大功率）：

1.更多的器件（電容）（需要通過(guò)大電流）

2.調(diào)頻范圍寬，變壓器功率密度相對(duì)低，高頻時(shí)效率下降（需按照最低開(kāi)關(guān)頻率設(shè)計(jì)）

DAB拓?fù)湓诖蠊β蕡?chǎng)合應(yīng)用較多，尤其是三相DAB可以顯著減少輸出電壓的紋波，減小輸出濾波電容的體積。

優(yōu)點(diǎn)：

1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（諧振電感集成在變壓器中）

2.元器件少（無(wú)需多余的諧振電容）

3.三相結(jié)構(gòu)成熟度高（輸出電容?。肯嚯娏?a target="_blank">RMS值小

4.頻率固定，對(duì)變壓器設(shè)計(jì)有利

5.分支拓?fù)涠啵蓴U(kuò)展性強(qiáng)

缺點(diǎn)：

1.由于沒(méi)有諧振腔，電流呈單調(diào)線性變化，因此關(guān)斷電流大，關(guān)斷損耗大（通過(guò)合適的調(diào)制方式和SiC器件可以部分解決這個(gè)問(wèn)題，但關(guān)斷電流依然是固有問(wèn)題）

2.電壓不匹配時(shí)，無(wú)功電流大，輕載時(shí)軟開(kāi)關(guān)受限（可通過(guò)設(shè)計(jì)和調(diào)制方式解決，但會(huì)增加控制的復(fù)雜度）

3.效率低（相對(duì)CLLC低0.5%左右）

綜上所述，在中小功率條件下，LLC/CLLC/CLLLC拓?fù)溆捎谄鋬?yōu)秀的效率和功率密度而成為最優(yōu)的方案之一。諧振電容的成本和體積在10-20kW功率級(jí)別時(shí)，并不算大，所以不會(huì)顯著影響OBC的價(jià)格和功率密度。

但是在大功率場(chǎng)合，CLLC濾波電容和諧振電容的成本越發(fā)重要。而三相DAB結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不調(diào)頻，每相電流小，魯棒性好，可能更加適合大功率DC-DC的設(shè)計(jì)。不過(guò)OBC的功率級(jí)別本身就不大，因此不在考慮范圍之內(nèi)。

除此之外DAB還存在一些問(wèn)題。首先是其在一些工況下的大關(guān)斷電流一直為人所詬病，但關(guān)斷損耗隨著SiC器件的價(jià)格的降低逐漸得到限制。另一方面，DAB在原副邊電壓不匹配且輕載條件下軟開(kāi)關(guān)很難實(shí)現(xiàn)，效率大大降低。這一問(wèn)題已有很多論文提出過(guò)解決方案，但是控制都相對(duì)復(fù)雜，并且對(duì)占空比和相移的精確性很敏感，在高頻時(shí)受死區(qū)時(shí)間影響較大。再者，DAB二次側(cè)并非自然關(guān)端，EMI較大。

由于DAB結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以擁有眾多的分支拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一定程度上增加了它的可擴(kuò)展性。這一潛力也許在之后的OBC設(shè)計(jì)中會(huì)有所體現(xiàn)，比如三端口TAB拓?fù)?，諧振型DBSRC拓?fù)洌呀?jīng)在很多OBC中得到使用。

考慮到實(shí)際設(shè)計(jì)方面，LLC在過(guò)去的OBC設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，工程經(jīng)驗(yàn)豐富。而CLLC/CLLLC結(jié)構(gòu)和LLC相似，在設(shè)計(jì)上會(huì)更加的有利

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