3.2 變換器正向工作過程分析

　　當(dāng)檢測到紋波電流處在負(fù)半周期時，V1開通，V2關(guān)斷，雙向DC/DC變換器從左向右流過紋波電流。電路在工作時，C2上電壓雖比C3上電壓略高一點，但經(jīng)TX1降壓后，其輸出電壓遠(yuǎn)小于C3上電壓，按照通常的逆變整流方式，電流已無法自左向右流動了。此時為保證能量可以順利從左向右流動，必須采用一種新的控制方式，具體為：TX1左邊由V1',V2',V3',V4’構(gòu)成逆變電路，右邊由L3,VD5,V6',C3,VD8和L3,V8',VD7,VD6,C3構(gòu)成上下對稱的Boost電路，V6‘與V8’在工作時，上下輪流導(dǎo)通。圖3為具體工作波形。工作過程如下：①0~t1時段，設(shè)C3初始電壓uC3=UC,V6‘導(dǎo)通，TX1輸出正向電壓，給L3充電。TX1,L3,VD5,V6’構(gòu)成回路。L3電壓uL3=U,電流iL3增加，uC3保持不變，IC3=0;②t1~t2時段，V6‘關(guān)斷，TX1輸出正向電壓，uTX1與uL3同時給C3充電，TX1,L3,VD5,C3,VD8構(gòu)成回路，uL3=-（UC-U），iL3下降，uC3上升，iC3下降；③t2~T/2時段，V1',V3’脈沖關(guān)斷，由于電感電流不能突變，iL3繼續(xù)給C3充電，TX1,L3,VD5,C3,VD8構(gòu)成回路，uL3=-（UC+U），iL3繼續(xù)下降，下降速率增大，uC3繼續(xù)上升，iC3繼續(xù)下降；④T/2~t3時段，iL3下降至零，TX1輸出負(fù)向電壓，此時V8‘導(dǎo)通。uTX1通過V8’給L3反向充電，TX1,V8',VD7,L3構(gòu)成回路，uL3=-U,iL3反向增加，uC3保持不變，iC3=0;⑤t3~t4時段，V8‘關(guān)斷，TX1輸出反向電壓，uTX1與uL3同時給C3充電，TX1,VD6,C3,VD7,L3構(gòu)成回路，uL3=UC-U,iL3反向下降，uC3上升，iC3下降；⑥t4~T時段，V2',V4’脈沖關(guān)斷，同理由于電感電流不能突變，iL3繼續(xù)給C3充電。TX1,VD6,C3,VD7,L3構(gòu)成回路，uL3=UC+U,iL3繼續(xù)反向下降，下降速率變大，uC3繼續(xù)上升，iC3繼續(xù)下降。之后工作過程與上述過程類似，不再贅述。

　　4 主電路參數(shù)設(shè)計

　　當(dāng)變換器反向工作時，由圖2可得：

　　uL3=Ldi/dt=LI/ton,uL3=uC3-2UV-（U0+2UVD）/n      （1）

　　式中：ton為變壓器右邊開關(guān)管導(dǎo)通時間；UV為變壓器右邊開關(guān)管導(dǎo)通壓降；UVD為變壓器左邊二極管導(dǎo)通壓降；U0為晶閘管整流輸出電壓；I為變換器流過的紋波電流有效值。

　　將式（1）化簡可得：

　　L3越大，變換器正向與反向放電速度均越慢。故實際電感值取式（2）與式（4）中較小值即可。

　　5 實驗結(jié)果分析

　　圖4為充放電時L3,C3上電流。由實際運行電流波形可知，雙向DC/DC變換器可正常雙向工作。

　　6 結(jié)語

　　本文闡述了雙向DC/DC變換器的工作原理，并對每一個開關(guān)工作模態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，同時給出了變換器中重要部分的參數(shù)計算，通過樣機實驗驗證可知該設(shè)計方案具有很好的可行性。滿足了強磁場裝置電源供電極低的電流紋波要求，采用了有源濾波裝置，設(shè)計了一種新型的雙向DC/DC變換器取代了以往有源電力濾波器（APF）中使用的水冷電阻，將多余能量回饋給系統(tǒng)，從而大大節(jié)約了能量損耗。