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双重移相(DPS)调制的DAB全局模态分解与仿真验证

感谢各位朋友的支持,本帖是小编的第68篇原创笔记。如果您恰好也对DAB变换器感兴趣,希望对你有帮助,也欢迎一起交流讨论。


双有源全桥(DAB)变换器如图1所示。由输入侧全桥H1,负载侧全桥H2,高频变压器T(变比k:1)和漏感L组成。采用双重移相(DPS)调制,定义:输入侧全桥H1/负载侧全桥H2的内移相比为D1,全桥H1和全桥H2之间的移相比为D,电压传输比n=Vab/Vcd。输入侧全桥H1两半桥臂中点电压差为Vab,负载侧全桥H2两半桥臂中点电压差为Vcd

双有源全桥(DAB)变换器

DPS控制具有两个变量(DD1,变化范围0~1)。与扩展移相(EPS)相比,DPS移相增加了负载侧全桥H2内移相变量。输出功率控制更灵活,但控制复杂度也随之增加。在全桥内部增加内移相角可以将桥口电压Vab变为三电平方波,内移相角D1*Pi越大,Vab的占空比越小,传输的能量也就越小。改变H1H2的移相角可以控制输出功率(SPS控制,当D=0.5时,传输功率最大)。根据移相比关系,可以将正向运行Boost模式(Buck模式)分为四种工作模态,模态工作波形如图2~5所示。

模态1  D>D1D+D1<1


模态1

模态2 D>D1D+D1>1

模态2

模态3 D<D1D+D1<1

模态3

模态4 D<D1D+D1>1

模态4

根据电感表达式联立方程组可以求解各个拐点处电流表达式,再用积分的方法求解传输功率表达式,根据传输功率表达式作出3D功率传输图如图6所示。

(a)  视角1                                    (b)  视角2

6  DPS功率传输范围3D图

6中,红色为模态1和模态2D>D1),绿色为模态3和模态4D<D1)。为了更清楚地看出DPS控制下功率传输规律,将3D图转换为2D图,功率传输曲线如图7所示。

功率传输2D曲线

7中,红色线条为SPS控制下功率传输曲线。蓝色和绿色阴影部分为DPS控制下功率传输范围。图中明显可以看出,增加了调制自由度,功率传输范围拓宽,控制更加灵活。


参考文献双重移相控制的双主动全桥变换器全局电流应力分析及优化控制策略



作者介绍

硕士在读(电力电子与电力传动),主要从事高频DC-DC变换器设计与开发(LLC谐振变换器、DAB变换器),熟悉PSIMMapleMathCAD由于本人水平有限,如有错误还请读者朋友谅解。本文稿属于个人学习归纳,无任何商业目的。如有侵权问题,请及时告知,小编会及时删除。