一種用于燃料電池和電池的新型ZVS和ZCS雙向DCDC變換器的資料概述

　　提出了一種新的ZVS-ZCS雙向DC-DC變換器，該變換器可提供80V-180V的高輸出電壓，利用ZVS-ZCS的概念，得到了在燃料電池和蓄電池應(yīng)用中的MATLAB仿真結(jié)果，并與ZVS雙向變換器進(jìn)行了比較。以及應(yīng)用，以展示所提出的概念的優(yōu)異性能。除此之外，還開發(fā)了這種實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。

　　近年來，雙向DC-DC變換器領(lǐng)域正在提高燃料電池的經(jīng)濟(jì)性，汽車公司正在開發(fā)替代電池驅(qū)動(dòng)的汽車。此外，車輛電氣系統(tǒng)的一個(gè)重大變化即將從12/24伏直流系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)?0至300伏直流電。切換至12V/24V至300V的主要原因是為了滿足電動(dòng)汽車日益增長的電氣需求，降低蓄電池的電流，實(shí)現(xiàn)額外的安全和舒適功能，減少機(jī)械和液壓部件，并改善車輛的設(shè)計(jì)靈活性。在混合動(dòng)力/燃料電池汽車中，主要目標(biāo)是擁有高效、小尺寸、堅(jiān)固且低成本的雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器。在混合動(dòng)力/燃料電池車輛中，還可能需要一個(gè)功率調(diào)節(jié)裝置，例如新型雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器，以使燃料電池電壓與電池組匹配。在某些情況下，需要快速響應(yīng)來提供負(fù)載，轉(zhuǎn)換器給車輛系統(tǒng)提供雙向電源而不受任何干擾。它能夠在不利的環(huán)境條件下工作。功率半導(dǎo)體器件（MOSFET、IGBT等）和單個(gè)單元的封裝以及系統(tǒng)集成在混合動(dòng)力/燃料電池汽車中發(fā)揮著重要作用。所提出的換流系統(tǒng)應(yīng)能有效地改善電池驅(qū)動(dòng)車輛的性能范圍。除了功率半導(dǎo)體器件、控制器外，還有其他幾個(gè)元件，如電感器、電容器、隔離變壓器，構(gòu)成了該系統(tǒng)的主要組成部分。軟開關(guān)變換器具有開關(guān)損耗小、工作電壓高等優(yōu)點(diǎn)。因此，提出的軟交換技術(shù)ZVS/ZCS是必要的。該系統(tǒng)具有兩個(gè)集成功能，即直流/交流和交流/直流轉(zhuǎn)換，需要開發(fā)損耗低、電容器使用最少的系統(tǒng)。

　　本文提出了一種新型的ZVS-ZCS雙向直流變換器。該變換器基于一次側(cè)帶有輔助電路的雙橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與ZVS雙向DC-DC變換器相比，它具有電磁干擾小、開關(guān)應(yīng)力小、開關(guān)損耗小等優(yōu)點(diǎn)。ZCS拓?fù)湎酥鏖_關(guān)的關(guān)閉電流尾部。ZCS操作是通過強(qiáng)制一次電流歸零并延遲其上升或在相應(yīng)開關(guān)關(guān)閉前重置一次電流來實(shí)現(xiàn)的。本文對ZVS-ZCS雙向DC-DC變換器進(jìn)行了模擬和開發(fā)，用于降壓和升壓兩種情況下的整流和逆變操作。下節(jié)將介紹所提議轉(zhuǎn)換器的工作模式。結(jié)果表明，該變換器可以很好地解決燃料電池汽車系統(tǒng)中的電壓提升和效率問題。模擬的開關(guān)頻率為10 kHz。觀察到直流-交流級的電流波形與理論估計(jì)一致。