双向直流变换器

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双向直流变换器_严仰光
双向DCDC变换器，南京航空航天大学大学严仰光教授的力作

目 录
第１章 概述 …………………………………………………………………………………… １
１．１ 双向直流变换器及其应用 ………………………………………………………… １
１．１．１ 直流变换器的分类 ………………………………………………………… １
１．１．２ 双向直流变换器及其分类 ………………………………………………… ２
１．１．３ 双向直流变换器的应用 …………………………………………………… ３
１．２ 双向直流变换器的现状和发展 …………………………………………………… ６
１．２．１ 双向直流变换器的现状 …………………………………………………… ６
１．２．２ 双向直流变换器的发展 …………………………………………………… ８
小结 ………………………………………………………………………………………… ９
本章参考文献 ……………………………………………………………………………… ９
第２章 不隔离的双向直流变换器 ………………………………………………………… １２
２．１ 单管直流变换器 …………………………………………………………………… １２
２．１．１ Ｂｕｃｋ直流变换器 ………………………………………………………… １２
２．１．２ Ｂｏｏｓｔ直流变换器………………………………………………………… ２０
２．１．３ Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔ直流变换器 ………………………………………………… ２５
２．１．４ Ｃｕｋ直流变换器 ………………………………………………………… ３１
２．１．５ Ｚｅｔａ直流变换器 ………………………………………………………… ３５
２．１．６ Ｓｅｐｉｃ直流变换器 ………………………………………………………… ３８
２．２ 双管双向直流变换器 ……………………………………………………………… ４１
２．２．１ 双管双向直流变换器的构成方法 ……………………………………… ４１
２．２．２ 双向 ＢｕｃｋＢｏｏｓｔ直流变换器 …………………………………………… ４２
２．２．３ 双向 Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔ直流变换器 …………………………………………… ４８
２．２．４ 双向 Ｃｕｋ直流变换器 …………………………………………………… ５０
２．２．５ 双向ＺｅｔａＳｅｐｉｃ直流变换器 …………………………………………… ５２
２．２．６ 正极性输出的双向 Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔ直流变换器 …………………………… ５３
２．３ 双向直流变换器的组合 …………………………………………………………… ５３
２．３．１ 双向直流变换器组合的方法 …………………………………………… ５３
２．３．２ 组合变换器的电路拓扑和控制特性 …………………………………… ５４
２．３．３ 桥式直流变换器 ………………………………………………………… ５６
目 录
２
小结 ……………………………………………………………………………………… ６１
本章参考文献 …………………………………………………………………………… ６２
第３章 有隔离的双向直流变换器 ………………………………………………………… ６３
３．１ 概述 ………………………………………………………………………………… ６３
３．２ 双向反激直流变换器 ……………………………………………………………… ６３
３．２．１ 反激式直流变换器 ……………………………………………………… ６３
３．２．２ 双向反激直流变换器 …………………………………………………… ７１
３．２．３ 四象限反激变换器 ……………………………………………………… ７３
３．３ 双向 Ｃｕｋ直流变换器 …………………………………………………………… ７８
３．３．１ 隔离 Ｃｕｋ变换器 ………………………………………………………… ７８
３．３．２ 双向 Ｃｕｋ直流变换器 …………………………………………………… ８１
３．３．３ 四象限 Ｃｕｋ直流变换器 ………………………………………………… ８４
３．４ 双向ＳｅｐｉｃＺｅｔａ直流变换器 ……………………………………………………… ８６
３．４．１ 隔离Ｓｅｐｉｃ变换器 ……………………………………………………… ８６
３．４．２ 隔离Ｚｅｔａ变换器 ………………………………………………………… ８９
３．４．３ 双向ＳｅｐｉｃＺｅｔａ直流变换器 …………………………………………… ９０
３．４．４ 四象限ＳｅｐｉｃＺｅｔａ变换器 ……………………………………………… ９１
３．５ 双向正激直流变换器 ……………………………………………………………… ９２
３．５．１ 正激直流变换器 ………………………………………………………… ９２
３．５．２ 双向正激直流变换器 …………………………………………………… １００
３．６ 双向推挽和半桥直流变换器 …………………………………………………… １０５
３．６．１ 推挽和半桥逆变器 ……………………………………………………… １０５
３．６．２ 推挽直流变换器 ………………………………………………………… １０７
３．６．３ 双向推挽直流变换器 …………………………………………………… １１１
３．６．４ 推挽正激直流变换器 …………………………………………………… １１２
３．６．５ 双向半桥直流变换器 …………………………………………………… １１６
３．７ 双向全桥直流变换器 …………………………………………………………… １２１
３．７．１ 全桥逆变器 ……………………………………………………………… １２１
３．７．２ 移相控制全桥直流变换器 ……………………………………………… １２３
３．７．３ 电感输入 ＰＷＭ 全桥直流变换器 ……………………………………… １３０
３．７．４ 双向全桥直流变换器 …………………………………………………… １３５
３．８ 双向正反激直流变换器 ………………………………………………………… １３９
３．８．１ 正反激直流变换器 ……………………………………………………… １３９
３．８．２ 反向传输功率的正反激变换器 ………………………………………… １４５
３．８．３ 双向正反激直流变换器 ………………………………………………… １４７
小结 ……………………………………………………………………………………… １４９
本章参考文献 …………………………………………………………………………… １４９
双向直流变换器
３
第４章 移相控制双向直流变换器 ………………………………………………………… １５２
４．１ 概述 ……………………………………………………………………………… １５２
４．２ 移相控制全桥双向直流变换器 ………………………………………………… １５３
４．２．１ 电路拓扑和控制方式 …………………………………………………… １５３
４．２．２ Ｖ１ －ＫＶ２ ＝０的工作方式 …………………………………………… １５３
４．２．３ Ｖ１ －ＫＶ２ ≠０的工作方式 …………………………………………… １５７
４．３ 移相控制正激双向直流变换器 ………………………………………………… １５９
４．３．１ 主电路拓扑 ……………………………………………………………… １５９
４．３．２ 移相控制有源钳位正激双向直流变换器 ……………………………… １６１
４．３．３ 移相控制推挽正激双向直流变换器 …………………………………… １６１
４．３．４ 移相控制双管正激双向直流变换器 …………………………………… １６４
小结 ……………………………………………………………………………………… １６４
本章参考文献 …………………………………………………………………………… １６４
第５章 组合式双向直流变换器 …………………………………………………………… １６６
５．１ 概述 ……………………………………………………………………………… １６６
５．２ 直流变压器 ……………………………………………………………………… １６６
５．２．１ 直流变压器的构成 ……………………………………………………… １６６
５．２．２ 推挽正激直流变压器 …………………………………………………… １６７
５．２．３ 双管正激直流变压器 …………………………………………………… １６８
５．２．４ 桥式直流变压器 ………………………………………………………… １７０
５．２．５ 直流变压器输出电压变化率 …………………………………………… １７１
５．３ 组合式双向直流变换器 ………………………………………………………… １７２
５．３．１ 组合式双向直流变换器的构成 ………………………………………… １７２
５．３．２ 组合式双向直流变换器的输出输入电压关系 ………………………… １７３
５．３．３ 组合式双向直流变换器输出电压调节 ………………………………… １７４
５．４ 交流变压器 ……………………………………………………………………… １７４
５．４．１ 概述 ……………………………………………………………………… １７４
５．４．２ 桥式交流变压器 ………………………………………………………… １７４
５．４．３ 推挽正激交流变压器 …………………………………………………… １７６
小结 ……………………………………………………………………………………… １７８
本章参考文献 …………………………………………………………………………… １７８