当前课程知识点：现代电力电子技术及应用 > 第4章双向DC-DC变换电路及其在蓄电池储能系统中的应用 > 4.4 双向Buck/Boost变换器工作原理（二） > 4.4 双向Buck/Boost变换器工作原理（二）
本节课
我们继续分析双向Buck/Boost电路
在互补PWM控制下的工作原理
在传统单向Buck或Boost电路中
因为只有一个开关器件和二极管
由于单向导电性
在对应的正方向定义下呢
电感电流不可能为负值
电感电流变为零后
就会进入电流断续模态
所以
如果双向Buck/Boost电路
也采用单开关独立PWM控制的话
在电感电流很小时呢
也将进入电流断续模态
但是互补PWM控制方式下
则不会出现电流断续情况
而是可以在0值附近正负交替。
本讲
我们就继续介绍双向Buck/Boost的电路
采用互补PWM控制时呢
工作在双向功率交替模式下的波形
并结合上一讲的内容
总结电路工作于Buck
Boost以及双向功率交替
三种模式下一致的运行规律
双向Buck/Boost电路在采用互补PWM控制时
电感电流正负交替模式下的工作波形
如下图所示
在0~t1时段
电感电流是大于零的
此时虽然开关管S1有触发脉冲
但实际电感电流为正
由二极管D1导通续流
二极管d1
电流的id1就等于电感的电流
在t1~ton时段
电感电流过零变负
因为此时S1仍然有触发脉冲
所以S1就会导通
流过电感的电流
因此我们看
在开关S1触发的时间段
也就是从0-ton时间段
一直是上桥臂在导通
所以电感电压等于E1-E2
是负的电压
电感的电流呢
是由正到负线性下降
该阶段由S1和其反并联二极管D1
交替流过双向的电感电流
正是因为S1和D1的这种反并联结构
可以实现该阶段电感电流
在0值附近正负交替运行
而在ton~t2时段
开关管S1关断
S2为触发高电平
我们看
在t2时刻之前
此时实际电感电流是负值
那么它将由二极管D2导通续流
二极管电流id2就等于电感的电流
然后在t2时刻后
在t2~T时段
电感电流过零变正
因为此时S2仍有触发信号
所以开关管S2就会导通
流过电感电流
那么它电流S2就等于电感的电流
因此我们看
在开关管S2触发的时间段
即ton-T时间段
一直是下桥臂在导通
电感电压为E1是一个正的电压
电感电流由负到正线性增大
那么在该阶段
由S2和其反并联二极管D2
交替流过电感的电流
因为S2和D2的这种反并联结构呢
就可以实现
在这个阶段
电感电流在0值附近正负交替运行
由此
我们可以知道
当采用互补PWM控制时
当电感电流平均值接近零时
双向Buck-Boost电路会工作于双向电流交替模式
而不会存在
如传统单向Buck
或Boost电路那种的电流断续情况
因此
采用互补PWM控制方式
当功率方向变化时
能够实现电路工作状态的一个连续的调节
而不用考虑电路运行模式的这个切换问题
所以这种控制方式
我们说比较适合应用于
在系统双向功率频繁变化的场合
那么结合上一讲的内容
我们已经分析了这个双向DCDC电路
分别工作在Boost模式
Buck模式
以及交替模式下的电路波形
分别如下面这三个图所示
因为上述三种模式下分析的时候
我们选取电感电压
和电流参考方向均是相同的
因此从这三种模式下
电感电压的波形和对应的开关状态
我们可以将这三种模式下的波形统一
当S1和S2的开关状态互补时
电感电压的波形实际上是一致的
我们看
无论哪种模式
当S1为触发高电平时
电感电压为E1-E2
是一个负值
电感电流线性下降
而S2为触发高电平时
电感电压为E1
为正值
电感电流线性上升
因此
将三种模式的波形统一后
S1和S2的开关信号
以及电感电压
电流的波形可以简化为一个图
如下面这个图中所示
在相同的S1 S2触发时段
三种模式下的
电感电压波形啊都是相同的
电感电流波形
你看虽然数值不同
但是变化规律是相同的
而实际电感电流具体是由各桥臂的开关管导通
还是由它反并联的
这个二极管导通
取决于当时电感电流的正负
然后我们根据这个图中各开关管触发信号
和电感电压的波形
我们可以推导
其输入输出电压的一个稳态数量关系
我们设D1=ton1/T
为S1管导通的占空比
D2=ton2/T
为S2管导通的占空比
因为两管互补
所以D1+D2=1
然后根据电感伏秒积平衡
也就是呢
电感电压在一个开关周期内的平均值为零
我们可以列等式
（E1-E2）D1T+E1（1-D1）T=0
进一步整理我们可以得到
E1=E2D1
E2=E1/1-D2
经过对比
我们可以看到这两个式子呢
和单项Buck电路
还有这个部分电路的输入输出关系是一致的
所以
对于双向Buck/Boos电路而言呢
无论在何种模式下
输入输出电压的稳态关系都是相同的
而功率方向
升降压运行模式则由实际电感电流的方向决定
好以上就是我们这节课所学的内容
下节课再见
-1.1无功补偿与有源滤波概述
-1.2SVG与APF关键技术
-1.3三相桥式PWM逆变电路
-1.4瞬时功率计算方法
-1.5谐波和无功电流的实时检测
-1.6SVG工作原理及应用
-1.7APF系统控制与仿真
-1.8SVG控制技术与仿真
-第一章习题
-2.1 风力发电技术概述
-2.2 风力发电机组
-2.3 双PWM变流器的运行
-2.4 风力机模型
-2.5 双PWM变流器的数学模型
-2.6 DFIG的数学模型
-2.7 DFIG的控制策略
-2.8 PMSG的数学模型
-2.9 PMSG的控制策略
-第二章习题
-3.1 柔性直流输电系统概述
-3.2 柔性直流输电的拓扑结构
-3.3 子模块的拓扑结构及工作原理
-3.4 MMC的调制方法——NLM
-3.5 MMC的调制方法——PWM
-3.6 MMC-HVDC的建模
-3.7 MMC的谐波分析
-3.8 MMC的均压均流控制
-3.9 柔直换流器的控制系统
-第三章习题
-4.1 蓄电池储能系统概述
-4.2 双向DC-DC变换电路拓扑
-4.3 双向Buck/Boost变换器工作原理（一）
-4.4 双向Buck/Boost变换器工作原理（二）
-4.5 双向Buck/Boost变换器数学模型
-4.6 蓄电池模型
-4.7 基于双向Buck/Boost变换器的BESS充放电控制
--4.7 基于双向Buck/Boost变换器的BESS充放电控制
-第四章习题
-5.1 电力电子变压器及隔离型DC-DC变换器概述
--5.1 电力电子变压器及隔离型DC-DC变换器概述（上）
--5.1 电力电子变压器及隔离型DC-DC变换器概述（下）
-5.2 双有源桥式变换器拓扑及工作原理
-5.3 双有源桥式变换器最小无功功率控制
-5.4 双有源桥式变换器软开关技术
-5.5 双有源桥式变换器在直流电力电子变压器中的应用
-5.6 双有源桥式变换器在交流电力电子变压器系统中的应用
--5.6 双有源桥式变换器在交流电力电子变压器系统中的应用（上）
--5.6 双有源桥式变换器在交流电力电子变压器系统中的应用（下）
-第五章习题
