Vicor官方资料：正弦振幅转换器反向模式应用及电路方案分享

简介：
本文由Vicor公司提供，深入探讨了正弦振幅转换器在反向模式下的应用，并分享了一系列电路设计方案。适合工程师和技术爱好者阅读。 ### 概要 电力电子行业正经历一场变革：直流高压配电重新兴起，并取代了先进机器设备中的交流输电系统[1]。一种模块化的DC-DC转换器现已采用多种不同封装及电源形式提供，可以连接从低电压到高电压（工作范围为400V至100V）的各类系统。实验和可行性研究已明确母线转换器模块(BCM)引擎与变压模块(VTM)引擎的新产品发展方向，并展示了成熟的正弦振幅转换器(SAC)技术的应用前景。目前的工作重点是认证用于双向功率转换的关键零部件，本段落将介绍三种工作拓扑变型。此外，还将简要概述早期实验的目的及结果，以及克服SAC部件最新部署中遇到的挑战的技术方案。最后部分概括了使用这一技术的实际应用案例。 ### 1. 应用领域说明 #### 1.1 动机 在过去十年间，BCM已经显著提高了效率[1]。随着新封装的应用趋势发展，采用最新的方式——SAC引擎（也称为VTM）成为主流。SAC是一种谐振、比例输出、恒定功率的隔离式DC-DC变压器拓扑结构，能够将二次端口接入的能量提升至高达32倍的比例，并且可以以极低损耗的方式从二次端口向一次端口传输电能。此外，随着新产品的推出，不同的高压到低压连接方式也在不断扩展。 #### 1.2 最新的SAC工作模式分类 本段落介绍三种最新的基于SAC引擎的拓扑类型（不包括常规正向模式）：反向、镜像和双向模式。所有这些基于SAC的技术方案都可能涉及多个并联部件以提高功率吞吐量，因此在下面提到“模块”时也指一系列完全相同的并联器件。 ### 2.0 实验及结果 #### 2.1 反向工作模式的建立 对于稳态和瞬变条件下的评估测试已收集了初步数据。图2是为长期台架实验设计的稳定状态设备。 在启动前，BCM二次端口反偏置，并施加一个稳定的电压于其上，在不造成任何不良后果的情况下这是可以承受的状态。随后使用单向小电流高电压电源（足以给内部一次侧控制器提供偏压）对一次侧进行通电处理。实验中使用的电源配备大型电容器组，可在SAC的一次端口加载负载之前吸收一些反向电流。 在实际应用中，连接到BCM的二次反偏置电源可能是唯一的可用源，并需要使用辅助功率级来提升该电压以在不影响隔离层的情况下为一次侧提供充电。 #### 2.2 应用空间点评 根据第一阶段实验的结果，双向BCM组件已经在汽车能量收集和自适应悬架系统概念验证中得到应用。自第一次演示以来，客户分享了关于系留式水下交通工具和空运设备中的电力传输需求。 这些应用可以通过使用从电源到负载的镜像拓扑模式通过高压链路为长电缆另一端的自主水下交通工具或无人机供电。典型功率范围是1至2kW。