一种双向升降压五桥臂DC-DC变换器

袁义生; 刘伟

doi:10.16081/j.epae.202409016

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一种双向升降压五桥臂DC-DC变换器

电力电子技术应用 | 更新时间：2026-06-29

- 一种双向升降压五桥臂DC-DC变换器
- Bidirectional Buck-Boost DC-DC converter with five bridge arms
- 电力自动化设备 2026年46卷第7期页码：183-190
- 作者机构：
  
  华东交通大学电气与自动化工程学院，江西南昌 330013
- 作者简介：
  
  袁义生（1974 —），男，教授，博士，主要研究方向为电力电子系统及其控制（E-mail：cloudstone_yuan@aliyun.com）；
  刘伟（1985 —），男，博士研究生，主要研究方向为电力电子与电力传动（E-mail：liuweisut@163.com）。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52067007);江西省自然科学基金重点资助项目(20232ACB204024)
- DOI：10.16081/j.epae.202409016
  中图分类号： TM46
- 收稿：2024-01-05，
  
  修回：2024-06-05，
  
  网络首发：2024-09-18，
  
  纸质出版：2026-07-10
- 稿件说明：
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袁义生,刘伟.一种双向升降压五桥臂DC-DC变换器[J].电力自动化设备,2026,46(07):183-190.

Yuan Yisheng,Liu Wei.Bidirectional Buck-Boost DC-DC converter with five bridge arms[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(07):183-190.
袁义生,刘伟.一种双向升降压五桥臂DC-DC变换器[J].电力自动化设备,2026,46(07):183-190. DOI： 10.16081/j.epae.202409016.

Yuan Yisheng,Liu Wei.Bidirectional Buck-Boost DC-DC converter with five bridge arms[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(07):183-190. DOI： 10.16081/j.epae.202409016.

摘要

为了提升宽电池电压下双向DC-DC变换器的工作效率，提出一种双向都可以升降压工作的DC-DC变换器。该变换器仅在传统的LLC谐振型双向DC-DC变换器上增加一组Boost桥臂，通过提出的调制方法，形成了多种工作模式，拓宽了电压增益范围，并减小了开关频率工作范围，简化了磁性元件的设计。变换器采用脉冲宽度调制-脉冲频率调制，电池放电时有中、高2种电压增益模式，对电池充电时有低、中、高3种电压增益模式，所有模式中均可实现全负载范围内的软开关状态。对各模式的工作原理、增益公式推导进行了详细的描述。最后以对40~120 V蓄电池充放电应用为对象，给出变换器设计和控制方法，并搭建了相应参数的实验样机。实验结果验证了该变换器分析的有效性和正确性。

Abstract

In order to enhance the operational efficiency of bidirectional DC-DC converter under wide battery voltage，a bidirectional DC-DC converter capable of Buck-Boost conversion is proposed. The structure of the converter only adds a set of Boost bridge arms to the traditional LLC resonant bidirectional DC-DC conver-ter. Through the proposed modulation method，multiple operating modes are formed，the voltage gain range is expanded，the operating range of switching frequency is reduced，and the design of magnetic components is simplified. Through the pulse width modulation-pulse frequency modulation（PWM-PFM） method，the converter can operate in medium and high voltage gain modes when the battery is discharged，and operate in low，medium and high voltage gain modes when the battery is charged. In all above modes，the soft switching state within the full load range can be achieved. The operational principles of each mode and the derivation of the gain formula are provided. The design and control method of the converter is provided for the application of battery charging and discharging with 40-120 V voltage，and an experimental prototype based on the corresponding parameters is built. Experimental results verify the effectiveness and correctness of the proposed converter analysis.

关键词

Keywords

references

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