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双向DC-DC变换器在哪些领域应用最频繁?

2015-09-23 09:04 来源:电源网 编辑:柚子

双向型的DC-DC变换器自诞生之初,就被广泛的应用在能源驱动、电源设计等领域,大到航空航天小到电池管理,都少不了双向DC-DC转换器的身影。今天我们将会对这种DC-DC变换器的应用领域和应用情况进行一次小小的盘点,一起来看看它在哪些领域的应用是最频繁的吧。

首先我们来看一下DC-DC转换器在燃料电池电源管理系统中的应用情况。

DC-DC变换器在燃料电池电源管理系统中的应用
图1 DC-DC变换器在燃料电池电源管理系统中的应用 

燃料电池在电动汽车以及航空航天领域应用广泛,在我国神八以及美国阿波罗飞船中均有应用。双向型的DC-DC变换器是燃料电池管理系统中重要的组成部分,上图显示的即为电动汽车燃料电池电源管理系统框图。从上图中可以看到,在燃料电池系统中有一个压缩机电机,在燃料电池电压建立以前,需要由蓄电池提供压缩机电机的驱动能量,给燃料电池创造启动条件。在正常运行后,该压缩机电机的能量可由燃料电池提供,同时燃料电池给蓄电池充电。而系统中由逆变器带动的驱动电机的制动能量要得到合理的利用,通常使其回馈到蓄电池中去。双向型的DC-DC转换器可以满足这几方面的需要。

接下来我们再来看一下DC-DC转换器在电动汽车电源管理系统中的应用情况。

42V-14V双向DC-DC转换器
(a)42V-14V双向DC-DC转换器

电机驱动系统框图
(b)电机驱动系统框图

DC-DC变换器超电容加速系统
(c)DC-DC变换器超电容加速系统
图2

电动汽车作为一种新兴的驱动汽车车型,目前在国内也得到了很好的发展。而眼下随着车载设备的增多,相应的会使汽车车载功率越来越大,因此42V配电总线就在拟议之中。虽然42V总线还没有成为工业标准,但一些OEM厂商已对此足够重视,开始预研一些配套设施。其中42V-14V双向型DC-DC转换器便是其中之一。图2(a)所示为双电源系统中的42V-14V双向DC-DC转换器。这种转换器被应用在电机驱动系统中,既可以通过BDC为电机供电,又可以利用电机的制动能量。图2(b)所示为电机驱动系统框图。

在电动汽车的电源管理系统中,超电容的性能介于常规电容和蓄电池之间,它具有90%以上的充放电效率,充放电电流可达数安培至数百安培,充放电寿命可达10万次以上,因此在电动汽车、UPS等产品上有很好的应用前景。图2(c)所示超电容加速系统是利用超电容大的充放电电流和高的充放电寿命等优点,为汽车的加速提供大电流并能迅速吸收制动能量。采用超电容。蓄电池混合式电源管理系统将减轻储能环节体积重量,节省费用。

在了解了DC-DC变换器在电动汽车和电源管理系统中的应用情况之后,最后我们再来看一下这种转换器在不停电电源(UPS)系统中的应用情况。

UPS电源系统示意图
图3 UPS电源系统示意图

在不停电电源系统中,关键负载的供电需要具有UPS。这一系统通常具有一个充电单元给蓄电池充电:在供电电源(如市电)断电时,由蓄电池通过另外的放电单元给逆变器供电以提供负载能量。该系统中的蓄电池充电和放电单元即可用双向DC-DC变换器来代替。

标签: DC-DC变换器

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