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電子變壓器如何驅(qū)動(dòng)DAB電路在新能源領(lǐng)域革新

Big-Bit商務(wù)網(wǎng) ? 來(lái)源:Big-Bit商務(wù)網(wǎng) ? 作者:Big-Bit商務(wù)網(wǎng) ? 2024-12-25 17:47 ? 次閱讀

隨著新能源的崛起,DAB電路再次成為焦點(diǎn),電子變壓器在雙向DC-DC變換器DAB電路中扮演何種關(guān)鍵角色?浙江大學(xué)王正仕副教授為你解答。

雙向DC-DC變換器技術(shù),特別是DAB(雙有源橋)電路,自十年前便吸引了業(yè)界的廣泛關(guān)注。盡管其原理清晰明了,但受限于早期的應(yīng)用需求,其推廣并未廣泛展開(kāi)。

然而,隨著新能源領(lǐng)域的蓬勃興起,DAB電路再次成為焦點(diǎn),并逐漸發(fā)展成為研究的重要方向。在這一進(jìn)程中,電子變壓器作為DAB電路的核心組件,發(fā)揮了重要的作用。

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磁專委委員、浙江大學(xué)王正仕副教授

01.電子變壓器在DAB電路中的作用

DAB電路由兩個(gè)通過(guò)電子變壓器磁耦合的全橋變換器(即H橋)構(gòu)成。這些H橋電路通過(guò)電子變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離和能量傳遞。功率器件能精確控制兩個(gè)H橋中的開(kāi)關(guān)狀態(tài),實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的有效調(diào)控,而電子變壓器則在這一過(guò)程中發(fā)揮著不可或缺的作用。

在電氣隔離方面,DAB電路中的電子變壓器不僅確保了兩個(gè)直流電壓源之間的安全隔離,還通過(guò)調(diào)整其變比關(guān)系,可以靈活地調(diào)整輸出電壓,從而使電路能夠適應(yīng)更寬的輸入和輸出電壓范圍,提高了系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。

在能量傳遞過(guò)程中,當(dāng)H橋中的開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),電子變壓器中的磁場(chǎng)能量也會(huì)相應(yīng)變化,從而實(shí)現(xiàn)能量的傳遞。電子變壓器的性能直接影響能量傳遞的效率和穩(wěn)定性,以及系統(tǒng)的整體性能,因此,其選擇和設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

02.DAB電路面臨的挑戰(zhàn)與解決方案

如圖1這種復(fù)雜的裝置,其核心就是電力電子學(xué)中的一個(gè)簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)。

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圖1

該電路的工作控制可以通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)方波的移相角來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電流或功率的控制。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,該電路可能會(huì)面臨效率降低或電流過(guò)大的問(wèn)題。特別是在兩側(cè)電壓不匹配的情況下,電路中可能會(huì)出現(xiàn)能量循環(huán),導(dǎo)致電流過(guò)大,進(jìn)而影響電路的穩(wěn)定性和效率。

為了解決這個(gè)問(wèn)題,工程師對(duì)電路進(jìn)行了改進(jìn),引入了多重移相技術(shù)。通過(guò)在H橋的一相中增加移相電子變壓器,不僅可以實(shí)現(xiàn)左右兩側(cè)的移相,還可以實(shí)現(xiàn)左側(cè)或右側(cè)內(nèi)部的移相。這種電子變壓器多重移相技術(shù)有效地減小了電流的有效值和峰值,從而提高了電路的效率。

03.DAB電路的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

DAB電路以其獨(dú)特的雙向能量傳遞能力和廣泛的電壓適應(yīng)范圍,在新能源領(lǐng)域展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)。

隨著新能源汽車(chē)、光伏和儲(chǔ)能等行業(yè)的蓬勃發(fā)展,對(duì)DC-DC變換器的需求日益多樣化,DAB電路憑借其雙向傳遞能量、寬電壓范圍適應(yīng)性以及簡(jiǎn)潔的控制策略,迅速在這些領(lǐng)域找到了廣泛的應(yīng)用空間。

這一趨勢(shì)不僅推動(dòng)了新能源技術(shù)的革新,還促進(jìn)了電子變壓器產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,包括新型磁性材料的研發(fā)、電子變壓器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及電子變壓器產(chǎn)品制造工藝的改進(jìn)。

然而,DAB電路也面臨著一些挑戰(zhàn)。由于它通常使用MOS管作為開(kāi)關(guān)器件,當(dāng)電路出現(xiàn)反向恢復(fù)現(xiàn)象時(shí),MOS管可能無(wú)法正常工作,這會(huì)影響電路的穩(wěn)定性和可靠性。

此外,雖然DAB電路在電感與電子變壓器電流的多段整型方面展現(xiàn)出新的應(yīng)用潛力,但其效率相較于某些其他電路(如LLC)仍有待提高。特別是在電壓不匹配的情況下,DAB電路可能會(huì)出現(xiàn)電流過(guò)大、關(guān)斷損耗增加以及無(wú)功循環(huán)增大等問(wèn)題,這些都需要通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)加以解決。

展望未來(lái),隨著新能源領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展與DAB技術(shù)的持續(xù)精進(jìn),電子變壓器行業(yè)正迎來(lái)前所未有的創(chuàng)新浪潮與發(fā)展契機(jī)。我們相信,未來(lái)的電子變壓器產(chǎn)品將實(shí)現(xiàn)更高效能、更高可靠性,成為新能源領(lǐng)域高效運(yùn)行與可持續(xù)進(jìn)步不可或缺的基石。DAB電路也將充分利用其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),成為新能源領(lǐng)域創(chuàng)新與迭代的重要推手。

文章整理自中國(guó)電源學(xué)會(huì)磁技術(shù)專業(yè)委員會(huì)委員、浙江大學(xué)王正仕副教授,在第11屆功率變換器磁性元件聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)的演講——《新能源雙向變換器(PCS)和工作模式》

本文為嗶哥嗶特資訊原創(chuàng)文章,未經(jīng)允許和授權(quán),不得轉(zhuǎn)載


審核編輯 黃宇

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