双有源桥DC-DC变换器三移相调制及其死区效应分析和补偿.pdfVIP

2024年3月电工技术学报Vol.39No.6

第39卷第6期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYMar.2024

DOI:10.19595/ki.1000-6753.tces.222342

双有源桥DC-DC变换器三移相调制及其

死区效应分析和补偿

康薇肖飞任强王瑞田张新生

（海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室武汉430033）

摘要针对双有源桥（DAB）变换器宽电压范围应用，该文研究一种全工况连续、表达形式

统一、计算量小的三移相（TPS）调制策略，并分析其功率传输特性及软开关性能。结合工程应

用中的非理想因素，对TPS调制不同开关模式下的死区效应及其边界进行研究，给出DAB宽电

压范围运行时避免电压跌落和极性反转的约束条件。针对死区引入的移相比损失、软开关范围减

小等问题，提出一种基于开关脉冲调整的死区补偿策略以补偿移相比损失，重新获取全工况软开

关范围，降低死区引入的附加电流应力及损耗、提升效率。最后通过仿真和实验验证所提策略的

有效性。

关键词：双有源桥变换器宽电压范围运行三移相（TPS）调制死区效应死区补偿

中图分类号：TM46

题。如文献[15-16]仅对轻载工况进行了优化，没有

0引言

覆盖全输出功率范围；文献[17-18]以消除回流功率

电力电子变压器（PowerElectronicTransformer,为约束，在全工况内的优化效果不够理想；文献[19]

PET）是智能电网、能源互联网等场合中实现功率得到了TPS调制下传输功率和电流的统一模型，但

变换、能量多向传输的关键设备[1-4]。双有源桥调制策略的全工况表达不连续，模式划分较为复杂，

（Dual-Active-Bridge,DAB）变换器因具有高频隔计算量大。

离、结构对称、易于实现软开关等优势，已成为高压在实际应用中，众多非理想因素会削弱DAB

大容量模块化PET的核心功率电路[5-8]。在可再生运行效率和性能。如器件寄生电容与变压器漏感在

能源和储能设备接入等场合，DAB变换器的输入输死区期间谐振引入额外损耗，开关器件驱动脉冲的

出电压和功率宽范围变化，对低损耗、低电流应力延迟和振荡造成电压波形畸变等。特别是在DAB

的调制策略提出了新需求。同时，死区、开关振荡、的高频链路中，死区的负面效应将严重影响变换器

脉冲延迟等非理想因素的负面影响也亟待解决[9-10]。的软开关性能及效率。死区效应的分析与补偿已成

[20]

DAB变换器的三移相（Triple-Phase-Shift,TPS）为DAB变换器工程应用中不可忽视的因素。

调制策略具有三个控制自由度，是移相调制的最基文献[21-23]针对不同调制策略，阐明了相位漂

本形式，单移相（Single-Phase-Shift,SPS）、扩展移移、移相误差、电压跌落和电压极性反转等死区效

相和双移相调制均可认为是TPS调制的一种特殊情应及产生机理，并修正了功率传输模型，但均没有

况。由于自由度多、工作模式复杂，TPS调制目前仍提出死区补偿的方法。部分文献指出通过理论计算

没有统一的应用标准[11-13]。许多学者基于TPS调制对变换器参数进行设计，可以避免死区期间的电压

原理提出了多种优化调制策略[14-19]，但对于工程应畸变[24-26]，或通