双向DC/DC变换器正逐步被使用在各种能量系统中,包括混合动力车、燃料电池系统、可再次生产的能源系统等。电动汽车近年来发展迅速，但电动车的动力性能仍是制约电动车发展的主要的因素。双向DC/DC变换器可以优化电动车的控制及提高电动车的效率和性能。

  本论文针对双向DC/DC变换器在电动车上的应用，对双向DC/DC变换器进行研究。通过查阅国内外的论文，然后对变换器做多元化的分析研究。论文先从单向DC/DC变换器的拓扑做多元化的分析，通过一系列分析比较四种不隔离双向直流变换器。最后选择双向半桥DC/DC变换器作为分析研究的拓扑结构。论文分析了双向半桥变换器不同的工作的模式。根据变换器的设计的基本要求，通过理论计算出各个器件的参数。使用MATLAB/Simulink进行仿真，将仿真结果与理论计算进行比较会发现明了理论计算的正确性。论文最后分析了变换器的损耗和效率，就怎样提高效率和计算损耗提出了些方法和途径。

  实际上一些这样的系统已经走进了我们的生活中，例如具有双向功能的充电器在供电网正常时用于向蓄电池充电，一旦供电网供电中断，该电器可将电池电能返回电网，向电网短时应急供电。控制直流电动机的变换器也应是双向的，电动机工作时，将电能从电源送到电动机，电动机旋转，带动设备工作，制动时电机能量通过变换器返回电源。

  1994年F.Caricchi等研制成功电动车驱动用20KW水冷式双向直流变换器。同时香港大学陈清泉教授也开展了电动车用双向直流变换器的研究和试验工作。1998年美国弗吉尼亚大学李泽元教授开始从事与燃料电池配套的双向直流变换器的研究。可见，航天电源和电动车辆的需求是直流双向变换器的发展动力，而开关直流变换器技术的发展为双向直流变换器的发展奠定了技术基础。

  维修好坏是衡量电力电子科技类产品的第三个主要的因素。从现有市场来看，电力电子科技类产品有两类：一类是小功率模块，另一类是中大功率装置。小功率是免维护的它主要是提高平均故障时间间隔。对中大功率的变换装置，是对装置的各个部件进行运行前的初始自检和运行自检，随时发现故障和指示故障部位，并采用插件结构，以提高维修性。

  电力电子变换器的电气性能包括对供电电源的适应性、输出电能质量、电能转化效率和电磁兼容性的方面。电力电子变换器是一种电能变换器，将一种电能转换成另一种或多种质量更高或按要求变化的电能，它应能在供电电源不正常条件下输出高质量电能，在供电电源故障排除后仍能正常工作。提高电能转换效率是电力电子变换器技术永恒的课题。

  双向直流变换器是典型的一机两用设备，有很重要的研究价值。目前针对双向直流变换器的研究主要在两个方面：一种原因是电路的拓扑，另一方面是电路的控制。目前研究的常见的几种拓扑结构存在下面一些缺陷：（1） 隔离型双向直流变换器因为含有隔离型Boost存在开关管电压尖峰问题[4]；（2） 移相式双向直流变换器通过变压器的漏感传递能量，存在环流大的问题；（3） 反激式双向直流变换器通过耦合电感传递能量，传输功率等级受到限制；（4） Cuk和Sepic/Zeta型直流双向变换器由于电路拓扑结构较为复杂，能量传输复杂，实际应用很少。所以，研究直流双向变换器的拓扑结构，提出各种场合相适应的拓扑结构有很重要的意义。在控制功率流向时，控制模型也很重要。因此，在不同的场合运用不同的控制模型，也是直流双向变换器的研究方向。

  双向DC/DC变换器在电动汽车上的应用是很典型，在电动汽车中电动机是有源负载，在不同的指令和路段中电动机可以是电动状态，也可以是发电机。即它可以从电源那吸收电能转化为机械能输出，也可以将机械能转化为电能储存起来。由于电动机的调速范围比较宽，电动车运行时的加速、减速、制动等这使得电动车的蓄电池的电压变化比较大，如果让蓄电池直接与电机相连在一起会使得电动机的驱动性能恶化。当使用双向直流变化器时可以将蓄电池的电压维持在一个较为稳定的电压值，来提升电动机的驱动水平。从另一个角度说，双向直流变换器可以将电动机制动的机械能转化为电能存储起来。这从能源利用上来说是非常好的，它能节约许多能源，提高了能源利用率。

  随着计算机技术的发展，计算机的性能不断地提高从而使得计算机仿真技术的以发展。现在计算机仿真慢慢的变成了我们分析问题和研究问题的重要工具。它利用计算机软件画出所要分析的电路原理图，然后利用计算机原理图编辑器将原理图转化为行对应的程序再通过计算。最后将所得结果直观的反映出来。研究人员通过计算结果来分析所设计的电路的问题。

  计算机仿真取代了繁琐的人工计算，将人们从计算劳动中解放出来。计算机性能的提高，这使得计算机仿真分析的速度加快，分析精度得到提高，同时分析的广度也得到了拓展。有些在实验室中无法测得数据，在仿真中可以很容易的获得。计算机仿真的这些优点可以使研究项目的资金减少，周期缩短，产品的质量也得到提高。

  MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数 (http:\/\/baike.baidu\/view\/15061.htm \t _blank)和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间 (http:\/\/baike.baidu\/view\/31260.htm \t _blank)、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的一直在升级，MATLAB的用户界面也慢慢变得精致，更接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，且能及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。

  Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，其建模较一般程序建模直观，操作较为简单，不用死记各种参数及命令的使用方法，只需用鼠标就能完成很复杂的工作，大范围的应用于线性系统、非线性系统、连续系统、离散系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink不但功能强大、应用广泛，而且还是一个开放性系统，用户都能够自己可以开发模块来增强Simulink的功能。对于同一个系统模型，利用Simulink能够使用多个采样速率。它不但能够实时的显示计算结果，还能够显示模型所表示实物的实际运动形式。Simulink中有电力系统的模块SimPowerSystems，这个模块在电力系统仿真中体现出了很大的优越性。SimPowerSystems它采用的是变步长的积分算法，可以对刚性，非线性和连续性进行很精确的仿线]。所以SimPowerSystems是对电路及电力电子装置进行仿真的有效工具。SimPowerSystems与MATLAB和Simulink相兼容的，能够使用Simulink中的模块搭建控制管理系统模型[10]。

  为了实现电力驱动和电力系统的仿真，SimPowerSystem提供了以下七类模块，其中包含：联接模块、电动机、电源、线性和非线性，电力电子及测量模块等。图12仿真模型中取自电力电子模块的有二极管和IGBT，取自电源模块的是直流电源，而电阻、电容、电感则取自无源元件模块，其中电压测量模块与电流的测量模块取自测量模块[11]。用于测量电路中的电气元器件与支路的电压和电流的瞬时值得是电压测量模块，电流测量模块。而其中输出的信号是Simulink信号。所以，测量模块可当作SimPowerSystem与Simulink的接口信号。因此，输出信号可以被其他的Simulink模块使用。