一.课题研究背景及意义

通常DC-DC变换器都是单向工作的,主要原因是功率开关都是单向运行的,并且主功率回路上都有单向导电的二极管,所以能量只能单向流动。然而在许多应用场合,诸如对蓄电池或超级电容充放电过程,通过DC-DC变换器的能量需要能够两个方向流动,能量从电网流向电池或电容（交一直一直）,而放电时则正好相反（直一直一交）,在这些场合应用的DC-DC变换器是双向DC-DC变换器。

近年来，随着超级电容的广泛应用,带有双向直流变换器的超级电容储能系统能够对短时能量冲击起到缓冲作用。通过双向DC/DC 变换器可以在短时间内使负载所产生的瞬时功率被超级电容吸收,并在负载需要瞬时功率时给负载提供瞬时功率，从而满足了节能环保的要求。因而在工业仪表、军事设施、不间断电源、汽车制造业、国防航天等国计民生领域，双向DC-DC 转换器已经获得广泛应用^[1~3]。

双向DC-DC变换器的原理是指在保持变换器两端的直流电压极性不变的前提下,根据需要改变电流的方向,从而实现能量的双向流动的变换器。最简单的办法是将两台单向DC-DC变换器反并联连接,通过切换两个单元的工作状态来调节能量的双向流动。以上方法控制简单,易于实现,但系统体积和重量庞大,实际上相当两台装置,并且任何时候只有一组投入工作,系统资源浪费较大。从理论上来说,将单向一变换器中的单向开关和二极管改为双向开关,则所有的单向拓扑均变为双向拓扑,加上合理的控制就能实现能量的双向流动。

二.研究现状

目前，双向DC－DC变换器研究的热点主要有两个方面：一是拓扑结构的改进，要针对特别的条件，提出适用的拓扑结构；另一个则是，对控制策略的研究，由于双向变换器需要工作在不同的模式下， 而不同模式的相应模型也不相同，因此，需要对双向变换器的不同工作模式分别提出相应的控制策略^[4]。

变换器拓扑

目前双向DC-DC变换器主要分成两大类型：隔离式和非隔离式。非隔离型 BDC 有双向 Buck /Boost、 双向 Buck-Boost、 双向 Cuk 和双向 Zeta-Sepic变换器。隔离型 BDC 又可按传统隔离型和按输入端电路类型分类， 按传统隔离型分类的 BDC 有双向反激、 双向正激、 双向推挽、双向半桥和双向全桥变换器五种类型; 按输入端电路类型分类有电压源型和电流源型 BDC。

非隔离式的BDC结构简单、效率突出、可靠性强等，但是由于它们的电感值较大，致使变换器的功率密度不易提高，在宽范围的输入、输出电压的应用场合存在着电压变比范围较小，动态响应速度较慢的缺点。所以在要求有较大的电压传输比和需要电气隔离的场合时，就需要考虑采用隔离型BDC。

隔离型中全桥双向DC-DC变换器因其易实现软开关、高可靠性、高功率密度和结构对称等优点，成为了微电网储能系统中首选的电力电子接口装置。相对于其他几种隔离型双向DC-DC变换器拓扑，隔离型全桥双向DC-DC变换器开关管所承受的电流电压应为较小，更适用于大功率、电压变比较大、需要电气隔离的场合，如电动汽车充放电系统、航空电源、不间断电源（UPS）等。