雙向DC-DC變換器憑借自身獨(dú)有優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)在電動(dòng)汽車、工業(yè)控制以及電池研發(fā)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在今天和明天的方法分享中，我們將會(huì)為大家分享一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向DC-DC變換器的設(shè)計(jì)方法，今天我們先就這一方法的電路拓?fù)浜凸ぷ髟砬闆r來展開簡(jiǎn)要的分析和介紹。

首先我們來看一下，這一方法的設(shè)計(jì)原理。在電池電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，假如是單組電池，則只需一個(gè)pWM雙向并網(wǎng)變換器就可以實(shí)現(xiàn)電池的充放電功能。在多電池組儲(chǔ)能系統(tǒng)中，各電池不能并聯(lián)，需獨(dú)立充放電，僅一個(gè)pWM雙向并網(wǎng)變換器滿足不了系統(tǒng)要求，雖然也可以每個(gè)電池組均配一個(gè)pWM雙向并網(wǎng)變換器，但這樣的成本較高，其完成后的DC-DC變換器體積較大，性價(jià)比整體也比較低。

在平時(shí)的實(shí)際應(yīng)用過程中，由于雙向型DC-DC變換器有時(shí)候也會(huì)被應(yīng)用到多電池組的儲(chǔ)能系統(tǒng)中，因此圖1所示主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是該種條件下常用到的，即多個(gè)DC-DC變換器+1個(gè)pWM雙向并網(wǎng)變流器所組成的拓?fù)湫问健＿@種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)就是簡(jiǎn)潔緊湊，性價(jià)比也非常高，即在電網(wǎng)端配置一個(gè)pWM雙向并網(wǎng)變流器，在電池端則根據(jù)電池組數(shù)量，配置相應(yīng)數(shù)量的DC-DC變換器，假如將DC-DC變換器和pWM雙向并網(wǎng)變流器連接點(diǎn)電壓稱為直流母線電壓（Vdc），當(dāng)電池充放電時(shí)，DC-DC變換器只需根據(jù)系統(tǒng)要求，往直流母線回饋或吸收能量，而pWM雙向并網(wǎng)變流器則通過與電網(wǎng)能量的雙向流動(dòng)，保證直流母線電壓（Vdc）的穩(wěn)定。

圖1主電路拓?fù)?/p>

下圖中，圖2所示另一種比較常見的雙向型DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。可以看到，使用該種拓?fù)涞淖儞Q器，當(dāng)電池放電時(shí)將會(huì)以Boost模式工作，而當(dāng)電池充電時(shí)，變換器則會(huì)以Buck模式工作。該變換器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開關(guān)器件數(shù)量少、損耗小、驅(qū)動(dòng)和控制電路簡(jiǎn)單、電池側(cè)輸出采用LCL濾波，能有效地減小電池端的紋波電壓和紋波電流，該變換器的不足是電池和直流母線不隔離，共地。

圖2一種常見的雙向DC-DC變換器拓?fù)?/p>

為了符合多鋰離子電池組儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作要求，同時(shí)達(dá)到低能耗、高轉(zhuǎn)化率的設(shè)計(jì)要求，我們所研制的120kW雙向DC-DC變換器選擇采用圖2所示拓?fù)?。在這一系統(tǒng)中共設(shè)計(jì)有3組獨(dú)立電池，每組電池和變換器直流母線電壓參數(shù)為：?jiǎn)谓M電池額定電壓DC400V。單組電池電壓范圍DC330～DC460V。單組電池最大充電電流110A。單組電池最大放電電流110A。變換器直流母線額定電壓Vdc為DC500V。

為了能夠保持較好的兼容性，本文研制的120kW雙向DC-DC變換器在圖2所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，選擇采用2個(gè)三相IGBT全橋電路（pWM1和pWM2）構(gòu)成，如下圖圖3所示。從圖3中可以看到，在該系統(tǒng)中，兩個(gè)半橋輸出并聯(lián)作為1路DC-DC變換器，其最大的優(yōu)勢(shì)在于雙向DC-DC變換器與pWM雙向并網(wǎng)變換器均是采用的三相IGBT全橋電路，因此二者的IGBT功率模塊（IGBT、散熱器、電容）IGBT的驅(qū)動(dòng)及控制電路均可以借用，減少了開發(fā)時(shí)間，維護(hù)也比較方便。而一旦遇到電網(wǎng)斷電的情況時(shí)，這一雙向DC-DC變換器還能作為電壓源輸出，即以Boost模式工作，輸出電壓Vdc穩(wěn)定，后級(jí)pWM雙向并網(wǎng)變流器則做孤島運(yùn)行，斷開KM1、閉合KM2，保證關(guān)鍵負(fù)荷供電。

圖3三組電池儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向DC-DC變換器

以上就是本文針對(duì)一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)專用的雙向DC-DC變換器主電路拓?fù)?，所進(jìn)行的分享和簡(jiǎn)要介紹。在明天的文章中，我們將會(huì)繼續(xù)就該種類型變換器的硬件及電路設(shè)計(jì)情況進(jìn)行詳細(xì)介紹，歡迎大家繼續(xù)關(guān)注。