孙佳，田勇

（南京航空航天大学 民航学院，江苏 南京 210016）

0 引 言

双向 DC／DC变换器（Bi-directional DC-DC Converter，BDC）是一种能实现双象限运行的直流变换器，其输入、输出电压极性不变，电流的方向可以改变，能够实现能量的双向传输，是典型的“一机两用”设备，大大减轻了系统的体积和重量，节约了成本，具有重要研究价值［1］。

目前关于BDC的研究主要集中在BDC拓扑研究［2］、建立相关数学模型［3-4］以及提出先进的控制算法［5-6］。本文针对非并网发电系统能量流动方向判断的问题，选取双向Buck-Boost变换器作为研究对象，提出了输入电压外环，电感电流内环控制模式，这不仅可以实现恒流控制，而且能够跟踪系统能量流向，自动实现充放控制。

1 双向变换器工作原理

本文选取双向Buck-Boost拓扑为研究对象，图1给出了其拓扑结构图。

其中，V1为直流总线电压，V2为蓄电池的端电压，C1和C2分别为输入侧和输出侧滤波电容，Q1和Q2为互补导通的开关管，L为滤波电感，iL为电感电流。Buck-Boost双向变换器有3种工作方式：Buck工作方式，Boost工作方式和交替工作方式。前两种工作方式，特点是电感电流iL恒大于0或恒小于0，对于交替工作方式，有6种工作模态，其工作时的波形如图2所示。

图1 双向Buck-Boost变换器拓扑图

模态1（t0～t1）：Q1导通，电感电流反向线性减小。

模态2（t1～t2）：V1经过Q1给蓄电池V2充电，电感电流正向线性增加，直至t2时刻。

模块3（t2～t3）：由于死区存在，电感电流经D2续流，正向线性减小。

模态4（t3～t4）。Q2导通后，电感电流继续正向线性减小，直至为0。

图2 交替工作方式工作模态原理图

模态5（t4～t5）：电感经过Q2储能，电感电流反向线性增加。……