前言
為了實現高效率、高可靠性和高功率密度等，隔離型DC-DC變換器是直流供電系統不可缺少的電能轉換裝置，LC諧振變換器和DAB變換器因具有軟開關、高密度、低EMI等優勢，是直流供電系統隔離變換器的常用拓撲。諧振型變換器之前的筆記中也記錄了許多，本次所述為雙有源橋（DAB）變換器，該變換器存在電壓不匹配工況下，電流應力大、傳輸效率低等問題，為了改善DAB變換器的性能，學者們從變換器拓撲、調制方法等方面進行優化，其中通過調制方法優化的研究最為常見，本次通過學習移相調制下變換器的特性，并配合PSIM仿真加深對原理的理解。
目錄
1 概述
2 SPS&DPS混合調制的DAB變換器優化方法
3 實驗驗證
4 參考文獻
1 概述
雙向變換器的調制方法有以下3種，一是：①變頻，即通過改變工作頻率的方式改變電壓增益，從而改變傳輸的能量，但變頻調制給變壓器的設計帶來了很大的挑戰，一旦設計不 理可能會帶來更大的損耗，從而降低效率；二是：調占空比，即通過調節占空比的方式來控制傳輸的能量，因工作于硬開關狀態，在中大功率場合或對變換器效率要求較高的場合不宜應用；三是：移相，即通過控制開關管之間的相位來產生變壓器前后兩端的相移和實現橋內“占空比”調制，理論上可以實現空載到滿載范圍內的全范圍軟開關。
DAB變換器采用第三種調制方法，最簡單的調制方式是單移相調制，其工作原理簡單、實現容易且可靠性高。隨著對效率的要求，單移相不能全范圍內滿足高效率的要求，相繼的提出了擴展移相、雙重移相、三重移相等調制方法，其目的都在于優化變換器的性能，提高其傳輸效率，學習的過程中了解到混合調制方法，通過分析各種調制方式的優缺點，結合各種調制的優勢，提出新的混合調制方法以提高變換器的性能。DAB變換器拓撲如圖1所示。
單移相調制單周期工作波形如圖2a所示，雙重移相調制單周期工作波形如圖2b所示。
DAB變換器通過調節開關管之間的相角的方法調節變換器傳輸的能量，具有寬的電壓工作范圍，根據圖2中的工作波形，采用分段函數的方法可以推導出，電感電流峰峰值、電感電流有效值、傳輸功率等表達式，用軟件中做表達式的函數曲線，根據圖可以清楚的知道變換器的原理及電流應力、傳輸功率，軟開關特性的影響因數，掌握了影響因數為優化提供理論支撐。最近看了一些推送DAB的文章，下圖為一篇對DAB變換器的總結。
2 SPS&DPS混合調制的DAB變換器優化方法
以電流有效值表達式作為目標函數，軟開關限制條件作為不等式約束條件，功率傳輸條件為等式約束條件的條件函數。通過求取條件極值的方法，求解電流最小值。為簡化計算，建立以DPS調制下電流有效值的平方表達式為目標函數，以功率傳輸等式作為約束條件的拉格朗日函數
對上式聯立求解，可以得到DPS調制下最優化路徑，如圖3所示。
3 實驗驗證
文中以DSP28335作為控制器搭建了變換器樣機，測試波形如圖4所示。
文中通過實驗證明了優化方法的有效性。通過分析和實際測試，DAB變換器工作在重載時，SPS調制下傳輸功率最大，而為了改善輕載下變換器的性能，通過雙移相、多移相方式優化電流應力和環流功率方法實現。
通過移相的方式可以優化變換器的性能，通常為了驗證方法的可行性，利用軟件先對方法進行仿真驗證，基于PSIM的仿真模型如圖5所示，該案例為SPS調制，是最基本的模型，可以在此模型上進行驗證參數的合理性。
該文對DAB變換器的工作原理進行分析，提出了SPS與DPS結合的調制策略，通過拉格朗日函數的方法優化電流應力，給出了全范圍的最優軌跡。實驗結果表明設計優化方法的合理性和有效性。
4 參考文獻
[1] 雙重移相控制與傳統移相控制相結合的雙有源橋式DC-DC變換器優化控制策略_吳俊娟
往期筆記
文獻筆記1---“一種適用于半橋LLC的調幅調頻混合控制方法”
文獻筆記2---一種應用于SR-DAB的DPS-VF控制方法
文獻筆記5---基于無傳感器的Mhz高壓LLC變換器SR技術
文獻筆記13---一種具有短路限制的GaN及驅動、保護的實現
文獻筆記14---一種分段氣隙的CLLC變換器平面變壓器設計
聲明：本貼內容為個人學習筆記，僅作為學習交流，不得用于其它用途。由于個人水平有限，如有不足，請包涵。未經允許不得轉載。
