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🔥 内容介绍 

一、背景

双有源桥(DAB)DC - DC 变换器因其具有电气隔离、功率密度高、双向功率传输能力强等优点,在新能源发电、电动汽车充电、不间断电源(UPS)等领域得到了广泛应用。传统的单移相(SP)控制方法虽然简单且易于实现,但在变换器的效率、功率密度以及应对复杂工况的灵活性方面存在一定局限。为了进一步提升 DAB 变换器的性能,扩展移相控制(EPS)方法应运而生。

二、DAB 变换器基础原理

双有源桥 DC - DC 变换器通常由两个高频变压器耦合的全桥电路组成,分别为原边全桥和副边全桥。原边全桥将输入直流电压转换为高频交流电压,通过高频变压器传输能量,副边全桥再将高频交流电压转换为输出直流电压。其基本工作原理基于高频变压器的电磁感应定律,通过控制全桥电路中开关管的导通与关断,实现电能的高效传输与转换。

三、扩展移相控制(EPS)原理

(一)控制自由度增加

传统的单移相控制仅通过一个移相角(原副边全桥之间的相位差)来控制变换器的功率传输。而扩展移相控制在变换器一侧的桥内(通常是原边或副边)增加了一个移相角,使得控制的自由度变为两个。以原边桥内增加移相角为例,除了原副边全桥之间的移相角 φ1 外,原边桥内上下两个半桥之间引入移相角 φ2。这两个移相角相互配合,为变换器的控制带来了更高的灵活性。

(二)功率调节与软开关实现

  1. 功率调节

    :通过合理调节两个移相角 φ1 和 φ2,可以精确控制变换器的功率传输。在不同的负载和输入输出电压条件下,能够实现更广泛的功率调节范围。例如,当负载较轻时,可以调整移相角使变换器工作在较低的开关频率下,减少开关损耗;而在负载较重时,优化移相角以提高功率传输效率。

  2. 软开关实现

    :扩展移相控制有助于实现开关管的软开关。软开关技术可以降低开关过程中的电压电流应力,减少开关损耗,提高变换器的效率。在 DAB 变换器中,通过适当设置移相角,使开关管在电压过零或电流过零时导通或关断,从而实现零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)。例如,在原边桥内,通过调整 φ2 可以改变电流的相位,使得开关管在合适的时刻实现 ZVS,减少开关损耗。

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