基于非對稱耦合電感的交錯并聯磁集成軟開關雙向DC/DC變換器的研究

楊玉崗，王金海，張書淇，朱恩澤

（遼寧工程技術大學電氣與控制工程學院，葫蘆島125105）

現今社會科技的繁榮發展，雙向DC/DC變換器 BDC（bidirectional DC/DC converter）的實際應用也隨之逐漸增多，在眾多應用場合中特別是直流不間斷電源系統（DC-UPS）、航天電源系統（aerospace power system）、電動汽車（electric vehicle）、直流功率放大器（DC power amplifier）及蓄電池儲能 BESS（battery energy storage system）等場合的應用較為突出，從而對BDC的工作效率、設備體積和損耗等方面的要求也逐步嚴格[1-5]。在實際應用中隨著對BDC功率級別的要求逐步提高，為了滿足應用需求，國內外均有學者提出在變換器中采用交錯并聯技術，也即在BDC硬件單一拓撲的基礎上采用多個傳統雙向DC/DC電路進行空間并聯，以減小每通道中的電流應力和傳輸功率；同時，在時域上使得變換器主開關管的導通時間相互交錯，通過變換器各相電流的相互疊加，成倍提高開關變換器的等效開關頻率，減小變換器輸入側電流紋波和輸出側的電流、電壓紋波，可有效減小輸入側、輸出側的濾波電容容量及其體積[6-8]。

在電路中采用交錯并聯的拓撲結構可以解決BDC中大功率的問題，然而也會相應地導致變換器中磁性元件數量的驟增，增大了BDC的體積、重量及成本。為了解決這一問題，引入磁集成技術是十分必要的，即將多個磁性元件集成為1個，在減小磁性元件體積的同時，有效減小穩態相電流紋波，提高暫態響應速度。采用交錯并聯技術帶來的另一個問題就是變換器的開關管數量增多與開關頻率的升高，均增加了損耗。……