提高电池储能系统中变换器转换效率对节约能源、提升经济价值有重要意义。为提高系统中隔离升压DCDC变换器的效率,固定在开关频率的谐振型拓扑(DCX)被广泛使用,其主要承担提供电压增益和输出功率的任务,同时辅以调压电路(R)进行调压。在DCX电路中,器件导通损耗和变压器绕组损耗(即铜损)占据了主要部分。而两者本质上都可以看作是导通损耗,区别只是电流流过的材料不同。器件损耗是电流流过半导体材料,而绕组损耗则是电流流过导体铜。本工作提出了一种综合考虑器件导通损耗和绕组损耗的电路设计方法,利用有限元仿真工具结合物理数学模型推导,给出了适用于DCX电路的综合导通损耗模型。利用该模型进行电路设计,可达到当前器件和平面变压器工艺水平下的最高效率点,同时效率预期结果与实验结果高度吻合,反应了损耗模型较高的准确性。经实验验证,样机的DCX部分满载效率在额定点48V输入时,满载效率达到98.7%,与预期的98.8%满载效率基本符合。此外在40V输入时,满载效率为98.5%;60V输入时,满载效率为98.7%。

Fig. 1 Combined Conduction Loss Model with Device and Winding

Fig. 2 Topology of Cellular DC-DC.

Fig. 3 Efficiency Test of DCX Part