非隔离型两种。其中隔离型拓扑主要包括:反击式变换器,正激式变换器,推挽式变换器,桥式变换器以及其他一些混合式的隔离型变换器。而非隔离型拓扑主要有:双向BuckBoost变换器,双向BuckBoost变换器,双向Cuk变换器,双向SepicZeta变换器。上述的隔离型变换器和非隔离型变换器都可以实现能量的双向流动。其中隔离型双向DCDC变换器虽然可以实现输入输出侧大变比,同时也能够满足在不同功率等级时的应用需求,但当应用与输出侧低压,大电流的场合时,存在着运行效率低以及变压器设计困难的问题。然而,非隔离型变换器虽然也可以满足不同动率等级时的应用需求,并且能够实现输出侧低压大电流的应用需求,但只能工作是电压转换比小,即当输入侧和输出侧电压差较大时,难以在PWM占空比很小时对其进行精确的调节。故在设计本次锂电池化成系统中所需的双向DCDC变换器时,根据实际需要,一方面要满足在变压比很大时,实现对输出侧电压精确调节的目的,同时也避免了对隔离变压器的设计,故最终采用了可实现宽范围输出的双向H桥DCDC变换器的主电路拓扑,如下图21所示:
ii
VT1
Ui
VT3
VD1L1
VD3
Uo
L2VT2
ioC1
C2VT4
VD2VD4
图21双向H桥DCDC变换器
22双向H桥DCDC变换器结构分析
双向H桥DCDC变换器的拓扑结构主要由4个桥臂组成,每个桥臂主要由一个MOSFET开关管和一个反并联二极管构成,将VT1和VD1构成的桥臂成为桥臂1,其他依次类推。通常把14桥臂作为一对,23桥臂作为一对,控制一对桥臂同时开通或关断。
双向H桥DCDC变换器可以看做是两个双向BuckBoost变换器输入端并联,输出端串联而成的一个复合型变换器,这样的结构可以有效的扩大变换器的容量,以便适用于不同容量等级需求。现将双向H桥DCDC变换器的输出电压设为U0输出电流为I0,同时在直角坐标系中以I0为横坐标,为U0纵坐标,那么上述变换器可以实现电压,电流均可逆的四象限运行。在第Ⅰ,Ⅱ象限工作时,通过调节VT1VT4的开断状态,可以实现Uo≥0,Io可逆的二象限DCDC变换器,同理在Ⅲ、Ⅳ象限工作时,可实现Uo≤0,Io可逆的二象限DCDC
f变换器。由于在锂电池充放电过程中的四种状态分别为恒流充电,恒压充电,涓流充电和恒流放电,故前三种充电状态都工作在第一象限,最后一种放电状态则工作在第二象限。现根据双向H桥DCDC变换器工作状态对其进行分析:设变换器中各VTi的导通占空比为Di在正常工作状态下,VT1VT4同时导通占空比为D1和D4VT2VT3同时导通占空比为D2和
D3两r