五篇文章快速入门DAB，不在困扰
关于DAB话题，很多电源工程师工作中会遇到不同的问题。其实找到问题的根源，才能对症下药。下面给大家分享几篇不错的文章，供大家学习~
双有源桥式变换器：DAB
直流微电网作为一种新出现的输配电系统，由于其自身具备的优势，受到了广泛关注。直流微电网能够将多种微源、负荷、储能单元以及变换器组成一个有机运行整体，为分布式电源提供便易的消纳方式；此外，在直流微电网中，无需考虑相位同步、无功平衡等因素，且减少了大量电能转换环节，使微电网具有较高效率。双有源全桥变换器(DAB)能实现输入输出的电气隔离，拥有功率双向处理能力，具有功率密度高、易于实现软开关等优点，能够满足直流供电系统中各种应用场合的需求，有着巨大的应用潜力和发展前景。
下图为DAB变换器电路拓扑结构，如图所示开关器件S1—S4组成原边全桥H1，开关器件Q1—Q4组成副边全桥H2，由电感Ls和高频变压器组成的磁性网络连接H1和H2的交流端口。其中，电感Ls可外接辅助电感或使用高频变压器的漏感，高频变压器变比为N:1。H1桥的交流端口电压用vp(t)表示，H2桥的交流端口电压用vs(t)表示。vi表示输入直流电压，iL(t)表示流经电感Ls的电流，vo(t)表示输出电容Co两端的电压。
对于DAB变换器而言，可以通过控制vp(t)和vs(t)两个交流方波电压的占空比以及vp(t)和vs(t)之间的相位差实现对传输功率和输出电压的控制。单移相(single phase shift，SPS)调制方法是将vp(t)和vs(t)的占空比固定为0.5，仅通过改变vp(t)和vs(t)之间的相位差调节变换器的输出。因为SPS 调制采用的控制变量少，简单易行，得到了广泛应用。
在SPS调制下，变换器主要工作波形如下图所示，其中，DT为器件Q1和Q4开通的时刻，即vp(t)和vs(t)之间的相位差，T为二分之一开关周期，其与开关频率fs之间满足2T×fs=1。在每一个开关周期中，DAB变换器可以根据开关器件的导通状态划分为4 个子状态。
为了调节输出电压或控制传输功率，变换器通常工作在闭环状态，闭环系统的稳定性受到变换器硬件参数、端口电压、负载和控制器增益等多方面的影响。本文以电压闭环控制的DAB变换器系统进行控制，控制框图如下图所示，其中电压控制器为比例控制器。
采用simulink搭建DAB模型，H1侧输入电压400V，H2侧初始设定输出电压参考值为400V，0.6s后为600V，其仿真结果如下：
上图为高频变压器一次侧和二次侧两端交流电压，从仿真结果可以看出，通过对H2移相角的控制，使二次侧输出电压对给的指令进行跟踪。
上图为输出电压Vo和指令电压信号，从仿真结果可以看出，输出电压可以很好跟踪指令电压，实现电压控制……
原文链接：
https://www.dianyuan.com/eestar/article-2417.html
DAB 双有源桥变换器随笔
时至今日，可以说变换器发展的十分成熟了。近几年来，由于各方面技术的突速发展，变换器技术也得到了快速发展。时下，最为流行的拓扑之一应是LLC谐振变换器簇，知网搜索“LLC谐振”就出现了近2000个词条，在加上外文文献可想而知有多少研究论文。仔细查阅就2020年硕士毕业论文就多达百余篇，可以看出这是一个非常热门的研究领域。仔细回想，本人开始学习LLC变换器的时候已经得到了广泛应用。
同样，全桥移相PSFB变换器也是一种热门变换器，从文献数量来看，相比于LLC变换器就稍逊一点。
下面提到的是双有源桥DAB，不知道为什么这个研究的比较少一些，但是已经有出版相应的书籍。但是，上述两种变换器却没有系统的书籍，不知道这是由于什么原因导致的？
同样，DAB也是一种非常优秀的拓扑，凭借软开关 ( zero voltageswitch，ZVS) 、无源元件少等优点，得到了学术和工业界的广泛关注。
事实上，尽管DAB具有功率密度高、软开关容易实现、双向功率传输和模块化结构等优点，但由于使用谐振电感和漏感传输能量，工作过程中，两端电压与变压器变比不匹配时变换器的环流很大，导致具有很大的电流应力和较低的效率。
目前，主要从连个方面来解决这一问题，一是：采用改进变换器拓扑，二是：改进控制方法（现有的控制方法：PWM，SPS，EPS，DPS，TPS，UTPS）。
查阅相关文献发现，早在1990年前后就提出了DAB拓扑，但是受限于器件，没有达到广泛的应用，后来在2007年的时候，日本学者率先开始研究，并一步步发展至今。
最早在《A three phase soft switched high power density DC-DC converter for high power applications》一文中提出了三相双向主动桥拓扑，采用SPS控制。文中提到了该变换器的由来，有需要的朋友可以下载获取资料阅读。
从文献中获知，早在上世纪90年代初，就实现了1MHz的谐振变换器，现在仔细想想确实挺不可思议的，只不过哪个时候仅仅停留在实验阶段，但确实挺了不起的。文献[1]是结合图1提出的一种变换器。《Performance characterization of a high-power dual active bridge DC-to-DC converter》文献中详细的描述了该变换器的由来和工作原理。该变换器的是在谐振的概念下提出的，可追溯到《High-frequency quasi-resonant converter technologies》一文，该篇文章详细讲述了谐振实现ZCS，ZVS。
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原文链接：
https://www.dianyuan.com/eestar/article-4091.html
DAB 漏感选择(基于SPS的DAB特性分析)
双有源全桥变换器最早追溯到上世纪90年代，我在双有源桥（DAB）变换器 随笔中已提到。最初DAFB采用SPS控制，这种控制方法十分简单，容易实现，但是它也有许多的缺点，主要是轻载和电压不匹配时效率低，而且ZVS容易丢失。典型DAFB拓扑如图1所示。
图1 DAFB拓扑
可以将图1中的拓扑功率传输可以看作为电力系统中两条母线之间功率流动，简化电路如图2所示。
工作原理不再这里展开，许多论文和书籍中有详细分析过程。
在双有源桥的功率级设计中，最重要的因素是漏感的选择、相移角、输出电容额定值、开关频率、SiC mosfet的选择、变压器和预期的ZVS运行范围。这些设计参数中有许多是相互关联的，其中任何一个参数的选择都直接影响到其他参数。例如，漏电感的选择直接影响到传输的最大功率，进而影响到相移。
1、漏感
漏电感的选择是设计中最重要的参数。与变换器输出功率密切相关，表达式如下
式中可以看出，电感值减小输出功率增大，给定开关频率、漏电感、输入输出电压时，功率变换的最大值出现在O=π/2处。
SPS控制DAFB电感电流工作波形如图3所示。
根据波形可以得到I1和I2的电流表达式如下
根据电流表达式可以达到软开关的条件如下
第一个式子是副边满足软开关的条件，第一个式子是原边满足软开关的条件。
根据上述分析，就可以得到漏感、电压传输比、移相角与输出功率的曲线。如图4所示。
TI参考设计 TIDA-010054给出的关系曲线如图5所示。
图4根据分析得出的曲线和图5曲线规律恰好相反，不知道是自己的问题还是参考手册上的有问题，但是不影响原理的分析……
原文链接：
https://www.dianyuan.com/eestar/article-4148.html
DAB 电感对电流影响疑问说明(基于SPS的DAB特性分析)
这里存在一个疑问——本人推导出来的变压器原边电流有效值表达式与原文献中的不同。经过查阅文献和验证计算，最终确定原文献中的公式漏掉了一个系数。
根据图2波形可以计算出I1和I2两点的表达式，这部分在(漏感选择(基于SPS的DAFB特性分析))一文中给出了计算方法，计算结果如下
式中，d为电压传输比，φ为移相角。
将式（7），（8）代入推导出的电流有效值表达式，可以得到下列结果。
对图3中最后一个式子化简，近似处理后就可以得到下列式子
说明，图3推导过程中D表示移相角，式（4）中D表示移相比……
原文链接：
https://www.dianyuan.com/eestar/article-4171.html
DAB 大降压比仿真验证(基于SPS的DAB仿真)
前面几节分析了SPS的DAB特性，也分享了TI的参考设计说明书，这里不再展开。
DAB变换器功率传输与漏感密切相关，这里给出了，传输功率一定时，漏感值的大小与移相角、频率之间的关系。曲线如图1所示。
图1看出，在相同功率等级下，频率增加，电感值减小，磁性元件体积减小，但会带来损耗的增加。根据SPS调制下传输平均功率表达式可以得到，移相比等于0.5时，传输的功率最大，也就是移相角为45度时，传输的功率最大，那么根据图中曲线选择合适的工作频率，就可以确定漏感值，这样就可以进行下一步建模。
仿真基本参数：Vin=300V，Vout=48V，Po=240W，fs=120kHz，L=300uH。
基于PSIM的仿真结果如图3、4所示。
图3中，第一竖列分别为一次侧和二次侧电流波形，测量发现原副边电流并不遵循变压器匝比。这里有些不太明白，还希望知道原因的前辈帮忙解释一下，万分感谢！
图3中，第二竖列分别为一次侧和二次侧MOS管的波形，图中可以看出开关管实现了零电压开通。
图4中，第一竖列为输出电压和输出的功率，仿真结果，在移相比D=0.5时，输出电压Vout=48V，po=240W。
图4中，第二竖列第一行为原边桥臂中点电压差和变压器一次侧电压，第二行为电感两端电压。图中可以看出变换器工作于Buck模式，电压传输比k=V1/nV2<1……
原文链接：
https://www.dianyuan.com/eestar/article-4356.html
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