DAB拓扑学习01：系统整理-基于南航杨敏的论文（持续更新中......）

DAB参考文献

《PWM移相控制双有源全桥双向DC-DC变换器的研究 - 杨敏》

《双有源全桥变换器建模与优化调制 - 李国杰》

DAB全称：双有源桥式双向 DC-DC 变换器（Dual-Active-Bridge，DAB）

DAB组成：两个桥式变换单元、电感和隔离变压器。

因此， D y 1 D_{y1} Dy1、 D y 2 D_{y2} Dy2、 D φ D_{\varphi} Dφ是DAB的三个可控变量，对这三个变量进行组合和优化，可得到不同控制策略：
移相控制：此时 v A B v_{AB} vAB和 v C D v_{CD} vCD都是满占空比，即 D y 1 = 1 D_{y1}=1 Dy1=1 和 D y 2 = 1 D_{y2}=1 Dy2=1，通过控制 D φ D_{\varphi} Dφ来调节传输功率的大小和方向。
- SPS控制：控制，外移相角；
单PWM+移相控制：除了控制 D φ D_{\varphi} Dφ，还控制高压侧的占空比 D y 1 D_{y1} Dy1 或 D y 2 D_{y2} Dy2。
- EPS控制：控制，外移相角+一个内移相角；
双PWM+移相控制：仍以控制 D φ D_{\varphi} Dφ来控制功率为前提，同时还有 D y 1 D_{y1} Dy1 和 D y 2 D_{y2} Dy2两个控制变量。
- DPS控制：控制，外移相角+原副边两个内移相角，但两个内移相角保持相同；
- TPS控制：控制，外移相角+原副边两个内移相角，但两个内移相角可以不同；（即DPS是TPS的一个特例）
综上，控制策略目的：提高变换器效率 ；
优化目标包括：
- 实现软开关；（本文章优化目标）
- 电感电流峰值最小；（本文章优化目标）
- 无功功率最小；
- 所有损耗最小；

通过控制原、副边桥臂中点电压 $v_{AB}$ 和 $v_{CD}$ 之间移相角的大小来控制功率，该移相角与 π \pi π之比为移相占空比 D φ D_{\varphi} Dφ。

变换器正向工作时，原边电压 $v_{AB}$ 、副边折算到原边电压 $v_{CD}^{'}$ 、电感电压 $v_{L}$ 、电感电流 $i_{L}$ 波形，如图：

开关模态1： $t_{0},t_{1}]$
在 t 0 t_{0} t0时刻，原边Q₂和Q₃关断；
由于实际上下桥臂的驱动信号存在死区时间，因此Q₂和Q₃关断后，互补的Q₁和Q₄并不会马上导通；
因此此阶段电感电流 $i_{L}$ 给Q₂和Q₃上的结电容充电，同时给Q₁和Q₄上的结电容放电；
到 t 1 t_{1} t1时刻，Q₂和Q₃上的结电容电压上升到 V 1 V_{1} V1；而Q₁和Q₄上的结电容电压下降到0，此时对应的反并联二极管自然导通；
因此，Q₁和Q₄可以实现零电压开关ZVS。（这里论文说是Q2Q3零电压关断？？）

开关模态2： $t_{1},t_{2}]$
当原边Q₁和Q₄导通后，此时原边 $v_{AB}=V_{1}$ ，副边 $v_{CD}=-V_{2}$ ；
因此，电感两端电压 $v_{L}=V_{1}+KV_{2}$ ，电感电流 $i_{L}$ 线性上升；
上升斜率为：
d i L d t = V 1 + K V 2 L \frac{{\rm d}i_{L}}{{\rm d}t}=\frac{V_{1}+KV_{2}}{L} dtdiL=LV1+KV2
电感电流 $i_{L}$ 表达式为：
i L ( t ) = i L ( t 1 ) + V 1 + K V 2 L ∗ t i_{L}(t)=i_{L}(t_{1})+\frac{V_{1}+KV_{2}}{L}*t iL(t)=iL(t1)+LV1+KV2∗t

开关模态4： $t_{3},t_{4}]$
在 t 3 t_{3} t3时刻，副边Q₆和Q₇关断；
电感电流 $i_{L}$ 给Q₆和Q₇上的结电容充电，同时给Q₅和Q₈上的结电容放电；
到 t 4 t_{4} t4时刻，Q₆和Q₇上的结电容电压上升到 V 2 V_{2} V2；而Q₅和Q₈上的结电容电压下降到0，此时对应的反并联二极管自然导通；
因此，Q₅和Q₈可以实现零电压开关ZVS。（这里论文说是Q6Q7零电压关断？？）

第三章，优化的单PWM加移相控制，在空载时电感电流不为0；
第四章，控制移相角 D φ D_{\varphi} Dφ，还控制高压侧的占空比 D y 1 D_{y1} Dy1 、低压侧占空比 D y 2 D_{y2} Dy2。
对原副边的占空比进行优化，使变换器在全负载范围内满足软开关条件，且轻载时电感电流有效值最小，空载时电流为零。

定义：
电压比： $k=KV_2/V_1$ ， k ≤ 1 k≤1 k≤1时正向功率传输；
实现软开关，一般控制高压侧占空比小于低压侧占空比：
- 则当 k ≤ 1 k≤1 k≤1时，即 V 1 ≥ K V 2 V_1≥KV_2 V1≥KV2时， D y 1 D_{y1} Dy1和 D y 2 D_{y2} Dy2需满足： $D_{y1}≤D_{y2}$
定义： v A B v_{AB} vAB的 0 0 0 到 V 1 V_1 V1的上升沿滞后于 v C D v_{CD} vCD的 0 0 0 到 K V 2 KV_2 KV2的上升沿，滞后相位为 D α π D_{\alpha}π Dαπ：
- 则 D α D_{\alpha} Dα的大小为： $D_{\alpha}=\frac{1}{2}(D_{y2}-D_{y1}-2D_{\varphi})$