SINAMICS DCP 双向直流变换器的工作原理及应用领域
原创2024-01-19 17:10·西门子工业支持中心
Boost 电路可以实现直流电压的提升，简单来说就是可以将较低的直流电压泵升成一个较高的直流电压，其工作状态如图 1所示：这时输入电压低于输出电压，以上为升压电路。
图 1 DCP Boost 电路的工作原理
状态1时，如图1所示，两个 IGBT 导通，输入侧直流电源通过电抗器进行短路，对中间回路的电抗器进行充电储能。DCP 从状态1 切换到状态2时，其中导通的下桥臂的IGBT关断，由于电流不能突变，其对应上桥臂IGBT的续流二极管导通。电抗器的电压的极性反向，这时输入侧直流电源与电抗器顺向串联叠加到输出侧，从而给输出侧充电并不断抬高输出侧的电压。这就是 Boost 电路的工作原理，由于是桥式电路，同样的道理，另外两个 IGBT 工作可以实现从输出侧到输入侧的电压泵升。
降压电路
Buck 电路简单来说就是可以实现当输入侧直流电压高于输出侧直流电压时，保证 DCP的正常工作，并持续实现对输出侧的充电过程。其工作状态如图 2所示：这时输入电压高于输出电压。
图 2 DCP Buck 电路的工作原理
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状态1时，两个 IGBT 导通，输入侧直流电源对中间回路的电抗器进行充电储能，这时输入侧直流电源通过中间回路的电抗器直接向输出侧充电，输出的电压与电抗器两端的电压顺向串联等于输入侧直流电源电压。DCP 从状态1 切换到状态2时，其中导通的上桥臂的IGBT关断，由于电流不能突变，其对应下桥臂IGBT的续流二极管导通。电抗器的电压的极性反向，这时中间回路的电抗器存储的能量继续向输出进行充电，从而能逐步升高输出侧的电压。这就是 Buck 电路的工作原理，由于是桥式电路，同样的道理，另外两个 IGBT 工作可以实现从输出侧到输入侧以 Buck 电路的方式对输入侧进行充电。
应用领域
图 3 DCP应用领域
如上图所示 西门子的SINAMICS DCP 产品可以广泛应用到充电桩、电动汽车、储能系统、电池仿真、电驱船舶以及峰值功率的吸收等需要进行能量变换的场合。特别适合应用到储能和节能的系统当中。其典型应用如下图所示，可以连接各种储能介质和直流源。
图 4 DCP典型应用案例
其也可以作为传统的驱动系统的一个组成部分，从而提高整个系统的能源利用效率，如下图所示：
图 5 驱动系统结构
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