基于Cuk拓撲結構的雙向DC/DC變換器的研究

摘 要：針對雙向DC/DC變換器在能量雙向傳輸時存在電壓電流波動的情況，采用基于Cuk拓撲結構的雙向DC/DC變換器。通過PI控制器加入電流反饋環來抑制在能量傳輸時所產生的電壓電流波動。在LTspice軟件和Matlab/Simulink仿真軟件中對系統的輸出電壓及電流進行了穩定性分析。從而實現基于Cuk拓撲結構的雙向DC/DC變換器的電路設計，PI控制器設計、以及系統的開閉環仿真。

關鍵詞：Cuk電路 雙向DC/DC轉換器 蓄電池充電 PI控制

1 緒論

人們對自然資源的需求增長迅速，迫切希望尋找環保、高效和可持續的新能源，以替代傳統的化石能源，優化能源結構，以滿足社會生產生活的需求[1]。在新能源的實際應用中，各類能源會受到不同條件的影響，通常需要將多種變換器組合成系統來滿足實際需求。雙向DC-DC變換器作為變換器關鍵的能量轉換組件，能夠有效地傳遞能量并進行電壓調節，其在新能源發電、車輛到電網、電池儲能、不停電系統等領域中被廣泛應用[2]。在儲能系統中同樣發揮著重要作用[3]，在傳統的BES單元，僅僅是將能量直接儲存入鋰電池中，無法發揮鋰電池的性能在充放電方面的優勢，能量會由鋰電池兩側的并聯電容等元件消耗掉，這樣會導致電能的大量流失，因此在新型儲能系統中，廣泛使用了雙向DC/DC變換器，大大提高了系統能量的利用效率[4]。在光伏發電系統應用中雙向DC/DC變換器充當一個緩沖機制來調理發電量和負載之間供需問題的矛盾[5]。

新能源汽車一般會選擇鋰電池和超級電容組成的復合電源系統[6]。……