双有源桥式变换器--DAB.pdf

直流微电网作为新型的输配电系统，具有将各种微源、负荷、储能单元及变换器整合为有机整体的能力，为分布式电源提供了高效的消纳方式。其最大优势在于省去了相位同步和无功平衡的考虑，同时大幅减少了电能转换环节，从而显著提高了效率。 双有源桥式变换器（DAB）是直流微电网系统中的一项关键技术，它通过两个全桥结构的开关器件（H1桥和H2桥），结合磁性网络（包括电感Ls和高频变压器），实现了输入输出的电气隔离并具备了功率双向处理的功能。DAB在直流供电系统中的应用十分广泛，适用于多种应用场合，这主要得益于它的高功率密度、软开关的易实现性等特点。 DAB变换器的电路拓扑结构包括了两组全桥：原边全桥H1由开关器件S1至S4构成，副边全桥H2由开关器件Q1至Q4构成。电感Ls在系统中起到关键作用，可以是外接辅助电感，也可以是高频变压器漏感。高频变压器的变比为N:1，以实现电能的高效传输。 在DAB变换器中，通过控制交流方波电压vp(t)和vs(t)的占空比以及它们之间的相位差，可以实现对传输功率和输出电压的控制。单移相（SPS）调制是其中一种调制方法，其特点是将vp(t)和vs(t)的占空比固定在0.5，通过调节它们之间的相位差来改变变换器的输出。 在SPS调制模式下，变换器的主要工作波形和控制原理如下：器件Q1和Q4开通的时刻为DT，为vp(t)和vs(t)之间的相位差，而T代表二分之一开关周期。这一周期与开关频率fs之间的关系满足公式2T×fs=1。每一个开关周期内，DAB变换器有四个不同的子状态，这取决于开关器件的导通情况。 为了调节输出电压或控制传输功率，DAB变换器通常采用闭环控制。闭环系统的稳定性会受到变换器硬件参数、端口电压、负载情况和控制器增益等多方面因素的影响。在本文中，作者采用了电压闭环控制的DAB变换器系统，使用了比例控制器，并利用Simulink来搭建DAB模型。在仿真测试中，H1侧输入电压设定为400V，H2侧输出电压初设为400V，在0.6秒后切换为600V。仿真结果表明，通过对H2移相角的控制，二次侧输出电压能很好地跟踪到给定的指令电压，进而实现了对输出电压的有效控制。 DAB变换器是直流微电网中的关键技术，它能够提供高效率、电气隔离、以及功率双向流动的能力。它在直流供电系统中具有广泛的应用潜力和前景，是直流微电网发展不可或缺的一部分。随着微电网技术的不断进步，DAB变换器的优化和创新将成为推动直流供电系统高效化和智能化的重要动力。