一种高效率高功率密度且兼具自动均压功能的部分功率型电池储能DC-DC变换器

针对部分功率变换器在宽范围调压时效率低及电池包电压均衡复杂的问题，提出一种高效、高功率密度且具备自动均压功能的电池储能DC-DC变换器。该拓扑采用两级式架构，通过CLLC型直流变压器连接各电池包与双极性Buck电路，实现电压自动均衡。CLLC结构提供隔离低阻抗通路，双极性Buck电路实现高效调压，在160～240 V范围内最高效率提升1.05%。相比现有方案，磁元件体积减少29.72%，开关数量减少6个，功率密度显著提高。仿真与实验在200 V、1.5 kW平台验证了方案可行性。

在电池储能系统领域,部分功率变换器因大幅缩减了变换器容量而具有显著优势,但宽范围调压时效率低,且电池包电压均衡的实现复杂.为此,文中基于部分功率变换器,提出一种效率及功率密度更高,且电池包电压自动均衡的电池储能DC-DC变换器.该拓扑隔离级采用两级式架构,利用 CLLC 型直流变压器连接各个电池包和双极性 Buck 电路.在拓扑中,CLLC型直流变压器提供隔离的低阻抗通道,实现了电池包之间电压的自动均衡.同时,双极性Buck电路代替传统隔离型 DC-DC 实现电压调节,使变换器在160～240 V宽范围调压下的效率最大提高了 1.05%.此外,与现有部分功率变换器相比,该拓扑将磁元件体积和开关数量分别降低了29.72%和6个,显著提升了系统的功率密度.最后,分别搭建200 V、1.5 kW的仿真和实验平台验证该拓扑的可行性.