隔离式双向DC-DC 转换器介绍

1.前言

由于电力电子、数字控制及电池技术的进步，促使再生能源、储能系统及新能源应用等产业的蓬勃发展。例如 : 电动汽车的电能系统、对电力系统用电进行削峰填谷和调节电力的储能系统、应急电源及可携式行动电源等。这些设备都需要双向电力转换系统在电力系统与电池系统间进行电力交换，典型应用如下图 1 所示。

图 1. 双向电力传输系统典型应用

双向电力转换架构众多，可以分为 Bidirectional AC-DC & Bidirectional DC-DC Converter。Bidirectional AC-DC Converter 依功率大小应用有单相与三相架构。本文将针对常见之单相双向 AC-DC 转换架构及工作方式进行介绍。

2.单相双向 AC-DC Converter 架构介绍

单相 PFC 与单相 Inverter 的架构有很多种，双向功能需同时包含 PFC ( AC-DC ) 与 Inverter ( DC-AC）的功能，目前最常使用的硬体架构为 Full Bridge 架构，电路如下图 2 所示。

图 2 : Single Phase Bidirectional AC–DC Converter

  

2.1 单相 AC-DC Converter 介绍

当作为 AC-DC Converter ( PFC ) 使用时，依动作方式可以分为全桥整流 PFC 模式及 Totem Pole PFC 模式。

全桥整流 PFC 模式的动作方式如图 3 所示，由 Q1、Q4 与 Q2、Q3 两对开关交互高频切换。AC input 正半周时，Q2、Q3 导通及 Q1、Q4 关闭为电感储能区间，Q1、Q4 导通及 Q2、Q3 关闭为电感泄能区间，