基于Buck-Boost的雙向DCDC變換器原理分析

基于Buck-Boost的非隔離型雙向半橋DCDC變換器結(jié)構(gòu)上比起隔離型的雙向DCDC變換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有變壓器，功率開(kāi)關(guān)器件數(shù)目相對(duì)較少，操控方式較容易，通過(guò)全控型開(kāi)關(guān)器件的反并聯(lián)二極管最終實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，進(jìn)而可以節(jié)省構(gòu)建變換器的材料，并且轉(zhuǎn)換效率高，因此被廣泛應(yīng)用于無(wú)需電氣隔離的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，光儲(chǔ)、風(fēng)儲(chǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)等。

基于Buck-Boost的雙向半橋DCDC變換器結(jié)構(gòu)如圖一所示。由圖可知，這種雙向DC/DC變換器本質(zhì)上是Buck和Boost兩種變換器構(gòu)成，進(jìn)而有兩種工作模式：Buck工作模式和Boost工作模式。

圖一 主電路結(jié)構(gòu)

當(dāng)變換器處于Buck模式時(shí)，開(kāi)關(guān)管S1和開(kāi)關(guān)管S2的反并聯(lián)二極管構(gòu)成Buck變換器，整個(gè)系統(tǒng)能量從左往右傳遞，此時(shí)蓄電池處于充電狀態(tài)；當(dāng)變換器處于Boost模式時(shí)，開(kāi)關(guān)管S2和開(kāi)關(guān)管S1的反并聯(lián)二極管構(gòu)成Boost變換器，整個(gè)系統(tǒng)能量從右往左流動(dòng)，此時(shí)蓄電池處于放電狀態(tài)。

結(jié)合以上的分析，我們可以知道：對(duì)基于Buck-Boost的雙向DCDC變換器在進(jìn)行工作原理分析，數(shù)學(xué)模型建立及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可完全將其分為兩個(gè)我們熟知的獨(dú)立的Buck和Boost變換器去進(jìn)行，進(jìn)而可簡(jiǎn)化整個(gè)系統(tǒng)的控制難度。此外，之前講過(guò)的雙重Buck和雙重Boost變換器對(duì)此同樣適用，將其結(jié)合起來(lái)可形成雙重Buck-Boost雙向DC/DC變換器。這樣一方面可以減小電感感量，進(jìn)而減小電感體積；另一方面可減小電感電流紋波，進(jìn)而可減小蓄電池充放電電流的紋波，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。

以上講了這么多優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)也不是沒(méi)有，總結(jié)下來(lái)最重要的一點(diǎn)就是：由于是非隔離結(jié)構(gòu)沒(méi)有變壓器，進(jìn)而受制于Buck和Boost變換器本身的升降壓范圍，無(wú)法實(shí)現(xiàn)輸入輸出大范圍匹配。
編輯：hfy