应用于储能系统的隔离型双向全桥直流变换器的软开关特性研究黄捃应用于储能系统的隔离型双向全桥直流变换器的软开关特性研究黄瑨，王跃，高远（西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049）摘要：在储能系统中，隔离型双向全桥直流变换器（DAB）因为其优异的特性而得到广泛的应用。首先分析了DAB在传统移相控制下的工作原理和软幵关特性。针对DAB在轻载时将失去软开关的情况，引入了单边全桥脉冲宽度调制（SingleH-BridgePWM）的控制方法。重点分析了DAB在单边全桥脉冲宽度调制下的软开关特性以及调制占空比的选取原则。最后，在SabeH方真软件里搭建了DAB的电路模型，并且通过仿真得到在单边全桥脉冲宽度调制下，DAB的效率显著提高。关键词：隔离型双向全桥直流变换器；软开关；零电压开通；移相控制；单边全桥脉冲宽度调制控制中图分类号:TM46文献标识码：AOnSoftSwitchingCharacteristicsofDualActiveBridgeConvertersAppliedinEnergyStorageSystemsHUANGJun,WANGYue,GAOYuan（SchoolofElectricalEngineering,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049，Shaanxi,China)Abstract：Dualactivebridge(DAB)converterswithoutstandingperformancesarewidelyappliedinenergystoragesystems.Firstly，operationprinciplesandsoftswitchingcharacteristicsofDABunderconventionalphase-shiftcontrolareaddressed.BecauseDABwilllossthecapabilityofsoftswitchingatlightloads,thesingleH-bridgePWMcontrolschemeisapplied.SoftswitchingcharacteristicsaswellascriteriaforthedutycyclecalculationaremainlysignificantlyunderthesingleH-bridgePWMcontrol.H-bridgePWMcontrolanalyzed.ADABconverterismodeledinSaber,andsimulationresultsshowthattheefficiencyisimprovedKeywords：dualactivebridgeconverter；softswitching；zerovoltageswitching；phase-shiftcontrol；single1引言在当前全球能源危机FI益严重的背景下，新能源受到人们越来越广泛的关注。新能源发电，比如风力发电、光伏发电、潮汐能发电等等，在各国的发电量中占宥的比例正在逐年增加。由于新能源大部分属于间歇式能源，为了平滑输出功率、削峰填谷、提高电能质量，储能系统广泛地应用于新能源发电巾。此外，储能技术也是电动汽车动力系统里的关键技术。动力电池或者超级电容等是电动汽车的动力来源，是电动汽车的重要组成部分，所以储能技术对电动汽车的性能起着越來越关键的作用。作者简介：黄裙(1986-)，男，博士研究生，Email：hjxjtu@stu.xjtu.edu.cn储能系统一般由两人部分组成：由储能元件(部件)组成的储能装置和由电力电子器件组成的功率转换系统(PCS)。储能装置主要实现能量的储存和释放，常见的有蓄电池、超级电容、超导储能以及飞轮等等；PCS主要实现充放电控制、功率调节和控制等功能［1-4］。可见，对于PCS，功率的双向流动是最基本的要求。当功率在直流母线和储能装置之间流动时，双向直流变换器为核心的PCS控制着功率的流动。双向直流变换器就是直流变换器的双象限运行，其输入、输出电压极性不变，但输入、输出电流的方向可以改变，所以功率也是双向流动的。按照是否具有电气隔离的功能，双向直流变换器分为非隔离型双向直流变换器和隔离型双向直流变换器。在隔离型双向直流变换器屮，双向全桥直流变换器(DualActiveBridge,DAB)由于具有高功率密度、高电压传输比、不需要额外的无源器件就能实现软开关等优点，得到了广泛的关注。2双向全桥直流变换器DAB的电路原理图如图1所示，两个高频H桥通过中间的高频变压器连接。H桥的交流输出分别为vab和vcd，通常情况不，高频变压器的励磁电感远大于漏电感，忽略励磁电感，DAB的等效电路如图2所示［5】。图3移相控制下的丁作波形Fig.3Waveformsofphase-shiftcontrol由工作波形可以得到变压器一次侧的电流iL为VV图1DAB电路原理图Fig.1CircuitschematicofDABconvertertopology2j+p+2q)nV2i-(p-2q)Vl+(-zq?[0J)?4pfsLs??-(p-2q)Vj+p-2q)nV21+(2,q?0p,)?fL4p?ssiL(q)=i'(1)j+p-2q)nV21+(2?(3p-2q)V,q?[p,p+j)?4pfsLs?2j-3p+2q)nV2(3p-2q)Vl+(-zq?[p+jz2p)fL4p?ss式...