雙管正激(Dual-Active Bridge,簡稱DAB)是一種雙向功率轉(zhuǎn)換技術(shù),廣泛應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域,如無線能量傳輸、電池充電器、電動(dòng)汽車充電器等。
一、雙管正激的工作原理
- 雙管正激的基本結(jié)構(gòu)
雙管正激由兩個(gè)全橋變換器組成,每個(gè)全橋變換器由四個(gè)開關(guān)器件組成,通常使用MOSFET或IGBT。兩個(gè)全橋變換器之間通過一個(gè)變壓器連接,變壓器的原邊和副邊分別連接到兩個(gè)全橋變換器的輸入和輸出端。
- 雙管正激的工作原理
雙管正激的工作原理可以分為以下幾個(gè)步驟:
(1)開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷
在雙管正激中,兩個(gè)全橋變換器的開關(guān)器件交替導(dǎo)通和關(guān)斷。當(dāng)一個(gè)全橋變換器的開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí),另一個(gè)全橋變換器的開關(guān)器件關(guān)斷,反之亦然。
(2)變壓器的磁化與去磁
當(dāng)一個(gè)全橋變換器的開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí),電流通過變壓器的原邊,使變壓器磁化。當(dāng)開關(guān)器件關(guān)斷時(shí),變壓器的磁通量減小,產(chǎn)生反電動(dòng)勢,使另一個(gè)全橋變換器的開關(guān)器件導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸。
(3)雙向功率傳輸
雙管正激可以實(shí)現(xiàn)雙向功率傳輸。當(dāng)一個(gè)全橋變換器向另一個(gè)全橋變換器傳輸能量時(shí),另一個(gè)全橋變換器可以作為負(fù)載接收能量。當(dāng)需要反向傳輸能量時(shí),只需改變開關(guān)器件的導(dǎo)通順序即可。
二、雙管正激的特點(diǎn)
- 高效率
雙管正激采用全橋變換器,具有較高的功率轉(zhuǎn)換效率。在理想情況下,雙管正激的效率可以達(dá)到98%以上。
- 雙向功率傳輸
雙管正激可以實(shí)現(xiàn)雙向功率傳輸,適用于需要雙向能量傳輸?shù)膽?yīng)用場景,如無線能量傳輸、電動(dòng)汽車充電器等。
- 軟開關(guān)
雙管正激采用零電壓開關(guān)(ZVS)和零電流開關(guān)(ZCS)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān),降低開關(guān)損耗,提高系統(tǒng)效率。
- 低電磁干擾
雙管正激采用交錯(cuò)并聯(lián)的開關(guān)方式,可以有效降低電磁干擾,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
- 可擴(kuò)展性
雙管正激具有較好的可擴(kuò)展性,可以根據(jù)需要增加全橋變換器的數(shù)量,實(shí)現(xiàn)更高的功率傳輸。
三、雙管正激的應(yīng)用
- 無線能量傳輸
無線能量傳輸是一種新興的技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高效率的能量傳輸。雙管正激由于其高效率、雙向功率傳輸?shù)忍攸c(diǎn),被廣泛應(yīng)用于無線能量傳輸領(lǐng)域。
- 電動(dòng)汽車充電器
電動(dòng)汽車充電器需要實(shí)現(xiàn)雙向功率傳輸,以滿足電動(dòng)汽車的充電和放電需求。雙管正激由于其雙向功率傳輸能力,被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車充電器的設(shè)計(jì)中。
- 電池充電器
電池充電器需要實(shí)現(xiàn)雙向功率傳輸,以滿足電池的充電和放電需求。雙管正激由于其雙向功率傳輸能力,被廣泛應(yīng)用于電池充電器的設(shè)計(jì)中。
- 可再生能源系統(tǒng)
可再生能源系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸,以滿足能源的存儲(chǔ)和釋放需求。雙管正激由于其雙向功率傳輸能力,被廣泛應(yīng)用于可再生能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。
四、雙管正激與其他功率轉(zhuǎn)換技術(shù)的比較
- 與單向功率轉(zhuǎn)換技術(shù)的比較
單向功率轉(zhuǎn)換技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)單向能量傳輸,而雙管正激可以實(shí)現(xiàn)雙向能量傳輸,具有更高的靈活性和適用范圍。
- 與雙向功率轉(zhuǎn)換技術(shù)的比較
雖然雙管正激和一些其他雙向功率轉(zhuǎn)換技術(shù)(如雙向Buck-Boost變換器)都具有雙向功率傳輸能力,但雙管正激具有更高的效率、更低的電磁干擾和更好的可擴(kuò)展性。
- 與多相功率轉(zhuǎn)換技術(shù)的比較
多相功率轉(zhuǎn)換技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高的功率傳輸,但雙管正激具有更高的效率、更低的電磁干擾和更好的可擴(kuò)展性。
五、結(jié)論
雙管正激是一種高效的雙向功率轉(zhuǎn)換技術(shù),具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,雙管正激將在無線能量傳輸、電動(dòng)汽車充電器、電池充電器等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。未來,雙管正激技術(shù)將繼續(xù)優(yōu)化和發(fā)展,以滿足日益增長的能源需求和環(huán)保要求。
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