文献笔记15---SPS&amp;DPS混合调制的DAB变换器优化

前言

为了实现高效率、高可靠性和高功率密度等，隔离型DC-DC变换器是直流供电系统不可缺少的电能转换装置，LC谐振变换器和DAB变换器因具有软开关、高密度、低EMI等优势，是直流供电系统隔离变换器的常用拓扑。谐振型变换器之前的笔记中也记录了许多，本次所述为双有源桥（DAB）变换器，该变换器存在电压不匹配工况下，电流应力大、传输效率低等问题，为了改善DAB变换器的性能，学者们从变换器拓扑、调制方法等方面进行优化，其中通过调制方法优化的研究最为常见，本次通过学习移相调制下变换器的特性，并配合PSIM仿真加深对原理的理解。

1 概述

双向变换器的调制方法有以下3种，一是：①变频，即通过改变工作频率的方式改变电压增益，从而改变传输的能量，但变频调制给变压器的设计带来了很大的挑战，一旦设计不理可能会带来更大的损耗，从而降低效率；二是：调占空比，即通过调节占空比的方式来控制传输的能量，因工作于硬开关状态，在中大功率场合或对变换器效率要求较高的场合不宜应用；三是：移相，即通过控制开关管之间的相位来产生变压器前后两端的相移和实现桥内“占空比”调制，理论上可以实现空载到满载范围内的全范围软开关。

DAB变换器采用第三种调制方法，最简单的调制方式是单移相调制，其工作原理简单、实现容易且可靠性高。随着对效率的要求，单移相不能全范围内满足高效率的要求，相继的提出了扩展移相、双重移相、三重移相等调制方法，其目的都在于优化变换器的性能，提高其传输效率，学习的过程中了解到混合调制方法，通过分析各种调制方式的优缺点，结合各种调制的优势，提出新的混合调制方法以提高变换器的性能。DAB变换器拓扑如图1所示。

单移相调制单周期工作波形如图2a所示，双重移相调制单周期工作波形如图2b所示。

DAB变换器通过调节开关管之间的相角的方法调节变换器传输的能量，具有宽的电压工作范围，根据图2中的工作波形，采用分段函数的方法可以推导出，电感电流峰峰值、电感电流有效值、传输功率等表达式，用软件中做表达式的函数曲线，根据图可以清楚的知道变换器的原理及电流应力、传输功率，软开关特性的影响因数，掌握了影响因数为优化提供理论支撑。最近看了一些推送DAB的文章，下图为一篇对DAB变换器的总结。