一、DC/DC电能变换器的形式
①按电能变换器功率开关管数分为单管式、双管式。
单管式包括升压型(boost)、降压型(buck)、单端正激型(forward)和单端反激型(flybac+)、双向升降压型(boost-buck)等多种电能变换器。
双管式包括双管正激式、双管推挽正激式、双管半桥正激式、双管反激式等多种电能变换周等。
②按开关控制方式分为脉宽调制式PWM、频率调制式PFM、模拟/数字ADC,以及脉宽和频率混合调制式“硬开关”PWM电路,各种谐振式、准谐振式,零电压或零电流的各种谐振式、准谐振式的“软开关”PWM电路。
③按输出电路方式分为单路电压输出、双路电压输出和二路电压输出。
①按与车身绝缘方式分为与车身绝缘型和与车身非绝缘型。
以上不同形式、不同控制方法、不同输出方式以及不同绝缘方式的DC/DC电能变换器,通常采取交叉组合式,形成各种多功能的DC/DC电能变换器,在电动汽车上主要采用升压式、降压式、升降压式等形式的变换器。
二、DC/DC电能变换器的主要用途
直流/直流(DC/DC)电能变换器主要用途如下。
①在直流电动机的功率小于5kW的纯电动汽车(如游览车、高尔夫球车、清扫车等)动力电池组上直接通过DC/DC,电能变换器,为小型纯电动汽车的直流电动机提供直流电流。
②纯电动汽车和“电-电”祸合电力汽车(如自行发电电动汽车、插电式电动汽车及燃料电池汽车)在能量混合型电力系统中采用升压型DC/DC电能变换器,在功率混合型电力系统中采用双向升降压型DC/DC电能变换器或全桥型DC/DC电能变换器。电动汽车在滑行或下坡制动时,车轮的惯性能量经过转换后生成的电能,向储能电源充电时,也采用双向升降压型DC/DC电能变换器。
③用电动汽车上的高压直流电源,向电动汽车的行车管理系统的蓄电池(低压系统)充电时,采用隔离式降压型DC/DC电能变换器。
三、升压型OC/OC电能变换器的工作原理
升压型DC/DC电能变换器由主电路A-B和电路O-O组成,在A-B电路上,串联了储能电感L、续流二极管D。在储能电感L、续流二极管D中间并联半导体栅极开关S,在续流二极管D之后,并联了输出滤波电容C与电阻R,共同组成的升压型DC/DC变换器的基本电路。
当栅极开关S导通时,电能从输入端流出,并储存在电感L中,电流由栅极开关S形成回路。因为二极管D的偏压作用,不能导通输出端。这时只有滤波电容C中储存的少量电能输出,输出的电压降低
当栅极开关S截断时,电能通过储能电感L、因为电压升高,续流二极管D导通,同时部分电流进入电容C中储存电能,大部分由B端输出,输出的电压升高。
栅极开关S间断地导通与截断周期为T,栅极开关S导通的时间为ton截断时间为t off ,t off –T- ton。栅极开关S导通时,输出压下降,栅极开关S截断时,输出电压上升。升压型DC/DC电能变换器B端的输出电压U out,与A端的输入电压Uin。的关系为
即栅极开关S的周期T不变,仅需改变栅极开关5的导通时间ton就可获得上升的电压。使用升压型DC/DC电能变换器时,效率可以达到90%以上,其电路结构简单、器件少、重量轻,它还需要配备不同的控制装置,使其特性得到改进和提高。如图1所示为升压型DC/DC电能变换器的电路。