应用于电动汽车辅助动力系统的软开关双向DC/DC变换器磁集成设计

近年来，能源紧张和气候变化使具有节能环保优势的电动汽车受到了全球的关注 ^[1-2] 。双向 DC/DC 变换器担负着能量双向传输的任务，因为交错并联技术并不会减小每一路的电感电流纹波，因此磁性元件在体积上会有明显的增加，从而增加了变换器的体积、重量和成本^[3]。磁性元件是 DC/DC 变换器的关键部件之一，其对 DC/DC 变换器工作效率、功率密度、电流纹波、动态响应速度具有重要的影响^[4]。文献^[5]中双向 DC/DC 变换器采用交错并联技术，虽然具有电压变比高，输入输出电流纹波小的特点，但单路电感的纹波并未减小，电感体积较大。同样，双向 DC/DC 变换器在具有体积小、重量轻的特点的同时，也要有较高的传输效率，最直接的途径就是提高开关频率，而开关频率的变化与开关损耗是成正比的，因此应用软开关技术能在提高开关频率的同时有效地解决电路中的开关损耗问题，保证变换器更加稳定高效。文献^[6]在传统的全桥变换器中加入与滞后臂并联的有源辅助网络，在全负载范围内实现 ZVS，但引入的辅助电路较为复杂，控制方式繁琐。
针对传统双向 DC/DC 变换器存在的问题，本文采用了交错并联磁集成软开关技术，使得变换器具有输入输出电流纹波小，开关管电压应力小，暂态响应速度快，实现开关管的 ZVS 导通，减小磁性元件体积和数量等优点。