文獻筆記2---一種應用于SR-DAB的DPS-VF控制方法

前言

為了將電池儲能接入電網，需要一個雙向隔離的AC-DC變換器。傳統的解決方案是第一級采用非隔離的功率因數校正（PFC）技術，第二級采用隔離DC-DC變換器，其中PFC整流器確保變換器僅從電網提取有功功率的同時減小非線性負載導致的諧波污染。PFC變換器是硬開關拓撲，使用中會帶來較高的開關損耗和直流耦合較大的二倍頻紋波，為了濾除二倍頻紋波需要非常大的濾波電容。

近年來，為了減少開關管數量，提高系統效率和功率密度，單級隔離AC/DC拓撲得到廣泛研究。單級配置僅有一級高頻臂，其較小的交流側電容消除了沖擊電流。研究者們認為雙有源橋（DAB）變換器是單級隔離AC-DC應用最有前途的拓撲之一。串聯諧振DAB（SR-DAB）是一種很有前途的DAB變換器，工作頻率高于諧振頻率的情況下表現出與DAB相似的特性。主回路中串聯電容，可以消除直流電流，避免變壓器飽和。在DC/DC應用中，SR-DAB的控制調制方式有移相調制或移相和變頻調制相結合。與DAB相比，SR-DAB具有更低的均方根電流，特別是在重載下，具有更低的關斷電流。

1 概述

傳統的SR-DAB變換器采用定頻多重移相調制策略，然而，固定頻率調制具有較窄的ZVS范圍，電壓增益不統一，故具有較大的局限性。有學者提出了一種變頻單移相變換器，其性能被電壓過零限制。為了解決這些問題，提高SR-DAB的性能，學者首次提出了一種具有雙重移相和變頻調制的SR-DAB交直流變換器，對所提出的新型控制方案進行了詳細的分析。單相和三相應用示意如圖1所示。

2 SR-DAB調制方法的實現

SR-DAB變換器等效電路如圖2所示。圖3給出了一個開關周期內等效電路的交流側節點電壓v’ac、直流側節點電壓nv’dc、諧振電感電流iLr及柵極驅動信號。在AC-DC變換中，θ5,6代表S1和S5之間的移相角，θ3,4代表S3和S1之間的移相角。

由于諧振電感電流的初始狀態在所提出的變換器中不可忽略，SR-DAB的基波近似不能準確地描述諧振電感電流。因此，對諧振電感電流iLr(τ，t)進行時域分析，表達式為等式（1）

之前文獻中使用多重移相定頻調制或變頻單移相調制，該篇文章提出了雙重移相變頻調制策略，圖5給出了不同調制方法下諧振電流有效值的比較。可以觀察到固定頻率的雙相移具有從0到π/3和2π/3到π的較高的均方根電流，變頻的單相移在0到π/8和7π/8到π之間有較高的均方根電流。雙移相變頻在整個周期內提供了最低的有效值電流。還可以看出，變頻調制比雙移相調制在減小電感電流方面效果更好。但較高的頻率也會帶來其它問題，如較高的開關損耗和繞組交流電阻。

圖5中看出，雙重移相-變頻調制諧振電流有效值最小，表明所提出調制方法的有效性，均優于前兩種?調制方法。

3 實驗驗證

DAB可以實現99.9 %的功率因數和ZVS，但在重載時，開關管需承受較大的循環電流和關斷電流，而SR-DAB可以大大緩解這兩個問題，開關管的關斷電流可以顯著降低。特別是在重載時，電流的均方根也可以減小。圖6給出了SR-DAB變換器的仿真結果。

圖6中，(a)-(c)，10°，60°，90°波形，Vac.rms=277V，vdc=38V，P =2kW/相。(d)~(f)，10°，60°，90°波形，Vac.rms=277V，vdc=48V，P =2kW/相。(g)~(i)，10°，60°，90°波形，vac.rms=277V，vdc=58V，P=2kW/相。

DAB和SR-DAB接入Vac.rms=277V，Vdc=48V，P =3.3kW/相，Φ=90°時，仿真波形如圖7所示。