降压／升压
电流双象限、结构简单、应用成熟，同等功率条件下主开关管电压电流应力 小，电感易于优化设计
全桥变换器
降压／升压
四象限运行，应用于中大功率场合，结构复杂，所用元器件较多
T型双向升降压变换器 级联式升降压变换器
双向升降压 双向升降压
结构简单，输入输出极性相反，开关管应力大
开关管应力与电流双象限变换器相似，结构复杂， 所用器件多、成本高
图 7-6 AC/DC 功率变换模块电路原理
第五节 电力变换装置在电动汽车上的应用
采用Boost电路作为最大功率跟踪电路，采用电流双象限变换器作为超级 电容与直流母线的连接通道，得到复合能源电动车系统总体硬件电路图。
图中的能源装置有太阳能电池、蓄电池和超级电容(UC)。M为电机，图77复合能源系统总体硬件电路Un（n为c、b、mppt）为电压传感器，In（n为c 、b、m、mppt）为电流传感器。
2）双向DC/DC变换器的应用
电动汽车中的电机是典型的有源负荷，电机根据驾驶员的不同指令，既可以工作 在电动状态又可以工作在再生发电状态，既可以吸收电池组电能将其转换成机械 能输出，也可以将机械能转换成电能反馈给电池组。由于电动汽车中的电机的转 速范围很宽，行驶过程中频繁加速、减速，而且在电动汽车运行过程中蓄电池电 压的变化范围也是很大的，在这样的条件下如果用蓄电池组直接驱动电机运转， 会造成电机驱动性能的恶化，使用直流／直流( DC/DC)变换器可以将蓄电池组的 电压在一定的负荷范围内稳定在一个相对较高的电压值，从而可以明显提高电机 的驱动性能。另一方面，DC/DC变换器又可以将电机制动时，由机械能转化而来 的电能回馈给蓄电池组，以可控的方式对蓄电池组进行充电，这对于电池电动汽 车有着非常重要的意义
图 7-5 有源逆变与无源逆变的感念
第四节 AC/DC功率变换器结构和工作原理 AC/DC功率变换器（模块）的作用就是将交流电压如220V、110V转换成电子设 备需要的稳定直流电压，电动汽车中AC/DC的功能主要是将交流发电机发出的交流 电转换成直流电提供给用电器或储能设备储存。AC/DC功率变换模块电路的一般原 理如图7-6所示，图中Vref为参考电压，PWM为脉冲宽度调制式开关变换器。AC/DC 功率变换模块由输入滤波电路、全波整流和滤波电路、DC/DC变换电路、过电压和 过电流保护电路、控制电路和输出整流电路组成。整流电路的作用是将交流电压变 为直流脉冲电压，输入滤波电路的作用是使整流后的电压更加平滑，并将电网中的 杂波滤除以免对模块产生干扰，同时输入滤波器也阻止模块自身产生的干扰影响。 DC/DC变换电路和控制电路是模块的关键环节，由它实现直流电压的转换和稳压。
项目七 电动汽车能量系统的电源变换装置
电动汽车电子设备常常是一个极为复杂的电子系统。这 个复杂的系统包含许多作用不同的功能模块，每个功能模 块对电源的要求不尽相同。各部分所需的功率等级、电压 高低、电流大小、安全可靠性、电磁兼容性等指标不同。 为了满足上述要求，电动汽车常使用各种功率变换器。目 前使用的功率变换器可分为AC/DC（或AC- DC）、DC/DC （或DC-DC）、DC/AC（或DC-AC）三种类型。他们分别 适用于各种不同的领域，其中使用最多的是前两种。
电动汽车电机控制和驱动技术
项目一 电动汽车控制与驱动技术 项目二 直流电机类型及其控制技术 项目三 交流电机类型及其控制技术 项目四 永磁同步电动机类型及其控制技术 项目五 开关磁阻电机类型及其控制技术 项目六 续流增磁电机类型及其控制技术 项目七 电动汽车能量系统的电源变换装置 项目八 轮毂电机类型及其控制技术 项目九 电动汽车控制系统 项目十 电动汽车再生制动控制技术 项目十一 电动汽车电机控制和驱动系统的测试 项目十二 电动汽车电机控制和驱动系统试验标准
CUK双向变换器
双向升降压
电容的使用降低了可靠性，输入输出极性相反，电 路结构稍显复杂
Sepic-Ze路结构稍显复杂
第三节 DC/AC功率变换器
DC/AC逆变器是应用功率半导体器件，将直流电能转换成恒压恒频交流电能的一 种静止变流装置，供交流负荷用电或与交流电网并网发电。随着石油、煤和天然气 等主要能源的大量使用，新能源的开发和利用越来越得到人们的重视。利用新能源 的关键技术，逆变技术能将蓄电池、太阳电池和燃料电池等其他新能源转化的电能 变换成交流电能与电网并网发电。因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着 至关重要的地位。
第二节 DC/DC变换器的种类与比较 按照功率转化类型，功率开关变换器可分为下列四种类型： （1) DC/DC（直流／直流）变换器；（2) DC/AC（直流／交流）变换器； （3) AC/AC（交流／交流）变换器；（4) AC/DC（交流／直流）变换器。
常见双向变换器功能及特点对比
变换器
功能
特点
电流双象限变换器
电路中VD1为防反充二极管，防止当负荷电压高于太阳能电池时对其反充电。 VD5为防蓄电池反接二极管，当蓄电池接反的时候，二极管VD5导通，产生大电流迅 速熔断熔丝，从而达到保护蓄电池的目的。Cl、C2为大容量滤波电容，电力开关管 VI2（这里采用的是IGBT）起开关的作用，连接辅助电源与主电池，通过控制其导 通 ／ 关 断 实 现 能 量 流 动 方 向 的 控 制 。 Boost 电 路 用 作 最 大 功 率 跟 踪 ， 电 流 双 象 限 DC/DC变换器在电动汽车起动或者加速时工作在降压状态（Buck电路），为电动汽 车提供瞬时大电流，在其他工况下工作于升压状态，由太阳（光伏）电池向超级电
第一节 DC/DC功率变换器
1）DC/DC的功用
在电动汽车的电子系统和设备中，系统中的直流母线不可能满足性能 各异、种类繁多的元器件（包括集成组件）对直流电源的电压等级、稳定 性等要求。因而必须采用各种DC/DC功率变换模块来满足电子系统对直流 电源的各种需求。DC/DC变换模块的直流输入电源可来自系统中的电池， 也可来自直流总线。这种电源通常有48V、24V、12V或者其他数值，其电 压稳定性能差、且会有较高的噪声分量。