前言
為了實現(xiàn)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(tǒng)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(yōu)勢，是直流供電系統(tǒng)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(yōu)化，其中通過調制方法優(yōu)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(yōu)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?shù)哪芰?，但變頻調制給變壓器的設計帶來了很大的挑戰(zhàn)，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(jié)占空比的方式來控制傳輸?shù)哪芰浚蚬ぷ饔谟查_關狀態(tài)，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(xiàn)橋內“占空比”調制，理論上可以實現(xiàn)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(xiàn)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(yōu)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(yōu)缺點，結合各種調制的優(yōu)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(jié)開關管之間的相角的方法調節(jié)變換器傳輸?shù)哪芰浚哂袑挼碾妷汗ぷ鞣秶?，根?jù)圖2中的工作波形，采用分段函數(shù)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(shù)曲線，根據(jù)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(shù)，掌握了影響因數(shù)為優(yōu)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(yōu)化方法
以電流有效值表達式作為目標函數(shù)，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(shù)。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(shù)，以功率傳輸?shù)仁阶鳛榧s束條件的拉格朗日函數(shù)
對上式聯(lián)立求解，可以得到DPS調制下最優(yōu)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(yōu)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(yōu)化電流應力和環(huán)流功率方法實現(xiàn)。
通過移相的方式可以優(yōu)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(shù)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(shù)的方法優(yōu)化電流應力，給出了全范圍的最優(yōu)軌跡。實驗結果表明設計優(yōu)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(tǒng)移相控制相結合的雙有源橋式DC-DC變換器優(yōu)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7---全橋CLL諧振變換器諧振參數(shù)優(yōu)化方法
文獻筆記8---LLC變換器的平面磁設計與整體參數(shù)優(yōu)化
文獻筆記9---LLC-DCX變換器并機諧振網絡及均流優(yōu)化
文獻筆記11---半橋三電平LLC變換器諧振參數(shù)優(yōu)化
文獻筆記13---一種具有短路限制的GaN及驅動、保護的實現(xiàn)
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。
