基于动态矩阵控制的DAB变换器电流应力与回流功率优化方法

杨向真，孔令浩，杜 燕，苏建徽

（1.合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽省合肥市 230009；2.光伏系统教育部工程研究中心（合肥工业大学），安徽省合肥市 230009）

0 引言

双有源桥（dual active bridge，DAB）变换器拓扑具有电气隔离、双向功率传输和宽升压降压比等优点［1］，在众多功率转换装置中得到了广泛应用［2］，如在交直流混合微电网［3］、微电网储能系统［4］、电动汽车［5］等系统中都得到了应用。

相移控制是DAB变换器的主流控制方法。传统的单相移（single-phase-shift，SPS）控制因具有较高的动态性能、易于实现软开关控制、控制方式简单等特点［6-7］得到了广泛应用。SPS控制在空载和轻载时变换器回流功率较大，当传输功率一定时，回流功率越大，所需正向传递的功率也越大，不仅导致变换器效率下降［7］，也对功率器件有更高的要求。而且SPS控制中，当电压传输比偏离1时，会使电感电流增长加快，增大电流应力，导致电感磁芯失磁［8］。因此，DAB变换器在非额定工况下工作时，系统效率下降。为了避免传统SPS控制的缺点，文献［9］提出了在双相移（dual-phase-shift，DPS）控制下的最小电流应力优化方法。文献［10-11］在DPS控制的基础上进一步增加控制自由度，提出三重相移（triple-phase-shift，TPS）控制下的最小电流应力优化策略。文献［12］提出了在扩展相移（extendedphase-shift，EPS）控制下的最小回流功率优化策略。文献［13］提出在DPS控制下的最小回流功率优化策略。

DAB变换器的电压控制方面，传统单电压闭环控制通过比例-积分（PI）控制器来实现，在不同负载、输入电压变化等情况下的动态适应性较差。为了提高变换器动态性能，文献［14］提出负载电流前馈控制方法，该方法不需要电感等电路参数参与控制，这增加了控制方法的兼容性和可移植性。……