双有源桥直流变换器相平面分析与优化

肖子衡，何志兴，陈峻岭，陈燕东，欧阳红林，罗 安

（1.广东志成冠军集团有限公司，东莞523718；2.国家电能变换与控制工程技术研究中心（湖南大学），长沙410082）

相平面分析是描述线性周期时变系统行为的图解方法，已成功应用于多种谐振变换器[1-5]。此外，文献[6]中提出多种基于相平面分析的控制方法。对谐振变换器进行相平面分析的主要优点是状态变量天然的微分特征，使其相平面为圆和椭圆的分段轨迹， 一个开关周期中的状态轨迹形成闭合曲线，因此可以直观得到其稳态特性。如果考察相邻周期的状态轨迹，可以得到一簇曲线，因而也可以获得暂态特性。 除了谐振类变换器，线性周期时变系统中还有其他类型的非谐振变换器，最具代表性的是双有源桥DAB（dual active bridge）直流变换器。DAB具有电气隔离，双向降升压能力，固有的软开关特性和高功率密度的优点，在直流微电网[7-9]、电动汽车[10-11]以及固态变压器中的隔离级[12-14]得到了广泛关注。为了提高DAB 的效率和功率密度，开展了很多研究，并提出了一些调制方法。文献[15]提出了单移相调制方法，易于实现，得到了广泛应用，且在额定功率和电压匹配下可以实现较高的功率密度和效率，但是，在低功率或者电压不匹配条件下，单移相调制方法的效率较低，零电压开通ZVS（zero voltage switching）范围较小；为了提高DAB 的性能，文献[16]提出了双移相调制方法用于减小无功功率；文献[17]对其进行了改进，在低功率条件下得到了较好的性能；文献[18]提出了扩展移相调制方法用于减小循环功率，然而，由于双移相调制方法和扩展移相调制方法的附加约束条件，DAB 的性能未得到全局优化。……