双向直流CUK变换器的分析与仿真(4)
1．5 双向直流变换器的现状和发展
1.5.1 双向直流变换器的现状
在20世纪80年代前期，为了能降低人造卫星的电源的系统重量与体积，美国相关学者提出了以双向直流变换器来替代蓄电池的充电器与放电器，以达到汇流条电压的稳定。在此后，1994年，陈清泉教授（香港大学）进行了电动车的直流双向变换器研究与试验工作。
1980年，日本学者Akira Nabae等人，在IEEE工业应用的年会(IAS)之上，提出中点钳位逆变器的概念，NPC 逆变器在每相能够得到+1/2、-1/2 和0 三个电平，因此也被叫做为三电平逆变器[1]。
在1991年，Kheraluwala博士等提出，使用两台方波输出的电压直流变换器，以组成双向直流DC-DC变换器，用移相控制方法来进行输出电压与功率的调节，借助变压器漏感或者再加上外接电感以实现开关管零电压开关，并申请了专利[2]。这一拓扑结构被称为双有源桥(Dual Active Bridge，DAB)。双有源桥和其他结构的双向直流变换器[3]相比，一个突出的特点是使用的器件较少[4]。除了变压器以外，主要器件只有两个全桥电路。而实际上有些应用场合可以用半桥结构，进一步减少了所用的器件。另外双有源桥还可以实现软开关。传统的能够实现软开关的变换器要么是功率较低，要么是单向的[5]，不能满足大功率双向传输的要求。因而桥式结构由于可以实现软开关、能量密度高等优点从提出至今一直备受关注。
在1992 年Pinheiro J R 等人提出了一种半桥三电平直流变换器[6]，使三电平直流变换器成为很多学者的研究热点，其中半桥TL 直流变换器因此得到极大的发展，许多软开关技术被应用到了半桥TL 直流变换器上。例如，基本的加飞跨电容零电压开关的半桥TL 变换器 [7]。与此同时，还有其他半桥TL 变换器的变型电路，如加辅助网络的零电压开关的半桥TL 变换器、零电压零电流开关半桥TL 变换器及谐振型半桥TL 变换器[8]等等。
2004年，南京航空航天大学的张方华博士，对正反激组合式双向直流变换器、推挽正激移相式双向直流变换器、级联式双向直流变换器作了深入研究。提出许多新型的适用于双向变换的应用场合的电路，研究了控制模型，通过对双向控制模型分析，采用PID补偿环节的单电压闭环来实现系统的闭环稳定[9][10][11]．
1.2.2 双向直流变换器的发展
双向直流变换器和电力电子变换器一样，基本要求是相同的。对电力电子变换器和开关电源的基本要求是：高的工作可靠性、低的生产和使用费用、好的文修性、小的体积或重量和优良的电气性能。若全部满足上述要求的变换器以１００分计，则各项要求所占的分额为：可靠性３０分，生产使用费２４分，文修性２０分，重量２０分，电气性能６分。这种分额的分配比例是从社会生产实践中总结来的，不同的场合可以适当地调整。
双向DC-DC变换器是电力电子器件变换器的重要组成部分，其发展的轨迹是与电力电子变换器同步的。尽管双向的电力电子变换器是与电力电子变换器几乎同时诞生的，在最早晶闸管直流电机的调速系统之中就使用了双向交直变换器，用来实现直流电机制动和电动运行，但双向变换器仍是电力电子变换器的新的一个分支，它是伴随航空航天、电动船舶、电动汽车与舰艇及新的绿色能源科技发展而逐渐发展起来的，前景十分广阔。
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