雙向DC-DC變換器憑借自身獨有優(yōu)勢，目前已經(jīng)在電動汽車、工業(yè)控制以及電池研發(fā)等領域得到了廣泛應用。在今天和明天的方法分享中，我們將會為大家分享一種電池儲能系統(tǒng)雙向DC-DC變換器的設計方法，今天我們先就這一方法的電路拓撲和工作原理情況來展開簡要的分析和介紹。

首先我們來看一下，這一方法的設計原理。在電池電池儲能系統(tǒng)中，假如是單組電池，則只需一個pWM雙向并網(wǎng)變換器就可以實現(xiàn)電池的充放電功能。在多電池組儲能系統(tǒng)中，各電池不能并聯(lián)，需獨立充放電，僅一個pWM雙向并網(wǎng)變換器滿足不了系統(tǒng)要求，雖然也可以每個電池組均配一個pWM雙向并網(wǎng)變換器，但這樣的成本較高，其完成后的DC-DC變換器體積較大，性價比整體也比較低。

在平時的實際應用過程中，由于雙向型DC-DC變換器有時候也會被應用到多電池組的儲能系統(tǒng)中，因此圖1所示主電路拓撲結(jié)構(gòu)是該種條件下常用到的，即多個DC-DC變換器+1個pWM雙向并網(wǎng)變流器所組成的拓撲形式。這種拓撲結(jié)構(gòu)最大的特點就是簡潔緊湊，性價比也非常高，即在電網(wǎng)端配置一個pWM雙向并網(wǎng)變流器，在電池端則根據(jù)電池組數(shù)量，配置相應數(shù)量的DC-DC變換器，假如將DC-DC變換器和pWM雙向并網(wǎng)變流器連接點電壓稱為直流母線電壓（Vdc），當電池充放電時，DC-DC變換器只需根據(jù)系統(tǒng)要求，往直流母線回饋或吸收能量，而pWM雙向并網(wǎng)變流器則通過與電網(wǎng)能量的雙向流動，保證直流母線電壓（Vdc）的穩(wěn)定。

圖1主電路拓撲

下圖中，圖2所示另一種比較常見的雙向型DC-DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)?？梢钥吹剑褂迷摲N拓撲的變換器，當電池放電時將會以Boost模式工作，而當電池充電時，變換器則會以Buck模式工作。該變換器的特點是結(jié)構(gòu)簡單、開關器件數(shù)量少、損耗小、驅(qū)動和控制電路簡單、電池側(cè)輸出采用LCL濾波，能有效地減小電池端的紋波電壓和紋波電流，該變換器的不足是電池和直流母線不隔離，共地。

圖2一種常見的雙向DC-DC變換器拓撲

為了符合多鋰離子電池組儲能系統(tǒng)的工作要求，同時達到低能耗、高轉(zhuǎn)化率的設計要求，我們所研制的120kW雙向DC-DC變換器選擇采用圖2所示拓撲。在這一系統(tǒng)中共設計有3組獨立電池，每組電池和變換器直流母線電壓參數(shù)為：單組電池額定電壓DC400V。單組電池電壓范圍DC330～DC460V。單組電池最大充電電流110A。單組電池最大放電電流110A。變換器直流母線額定電壓Vdc為DC500V。

為了能夠保持較好的兼容性，本文研制的120kW雙向DC-DC變換器在圖2所示的拓撲結(jié)構(gòu)的基礎上，選擇采用2個三相IGBT全橋電路（pWM1和pWM2）構(gòu)成，如下圖圖3所示。從圖3中可以看到，在該系統(tǒng)中，兩個半橋輸出并聯(lián)作為1路DC-DC變換器，其最大的優(yōu)勢在于雙向DC-DC變換器與pWM雙向并網(wǎng)變換器均是采用的三相IGBT全橋電路，因此二者的IGBT功率模塊（IGBT、散熱器、電容）IGBT的驅(qū)動及控制電路均可以借用，減少了開發(fā)時間，維護也比較方便。而一旦遇到電網(wǎng)斷電的情況時，這一雙向DC-DC變換器還能作為電壓源輸出，即以Boost模式工作，輸出電壓Vdc穩(wěn)定，后級pWM雙向并網(wǎng)變流器則做孤島運行，斷開KM1、閉合KM2，保證關鍵負荷供電。

圖3三組電池儲能系統(tǒng)雙向DC-DC變換器

以上就是本文針對一種電池儲能系統(tǒng)專用的雙向DC-DC變換器主電路拓撲，所進行的分享和簡要介紹。在明天的文章中，我們將會繼續(xù)就該種類型變換器的硬件及電路設計情況進行詳細介紹，歡迎大家繼續(xù)關注。