目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 雙主動全橋變換器的發(fā)展背景 1
1.1.1 高頻隔離功率轉換系統的發(fā)展 1
1.1.2 寬禁帶功率器件的發(fā)展2
1.1.3 DAB的發(fā)展 3
1.2 雙主動全橋變換器的典型應用 5
1.2.1 電池儲能并網系統 5
1.2.2 電力電子變壓器及能量路由器 6
1.2.3 直流變壓器 9
1.3 雙主動全橋變換器研究中的關鍵問題 10
1.3.1 DAB的高頻特性和優(yōu)化方法 10
1.3.2 先進器件的應用特性和優(yōu)化設計 11
1.3.3 系統級應用方式和控制管理 11
1.4 本書的主要內容 12
第2章 雙主動全橋變換器的工作原理 13
2.1 基本工作原理 13
2.2 移相控制方法 13
2.3 工作模態(tài)與開關特性 14
2.3.1 正向功率流 14
2.3.2 反向功率流 16
2.4 傳輸功率特性 19
2.5 本章小結 20
第3章 雙主動全橋變換器的PWM移相控制方法 21
3.1 移相控制的功率回流現象 21
3.2 擴展移相控制方法 21
3.2.1 控制原理 21
3.2.2 工作模式與開關特性 22
3.2.3 傳輸功率特性 26
3.2.4 回流功率特性 27
3.2.5 電流應力特性 28
3.3 雙移相控制方法 29
3.4 移相控制的優(yōu)化開關策略 32
3.4.1 電流應力最優(yōu)開關模型 32
3.4.2 電流應力最優(yōu)控制模型 34
3.4.3 優(yōu)化開關策略的擴展 34
3.5 實驗研究 36
3.5.1 擴展移相控制實驗 36
3.5.2 雙移相控制實驗 40
3.5.3 優(yōu)化開關策略實驗 41
3.6 本章小結 44
第4章 雙主動全橋變換器的高頻鏈統一模型 45
4.1 DAB的高頻鏈統一特性描述 45
4.1.1 移相控制的統一形式 45
4.1.2 高頻鏈電壓和電流統一描述 46
4.1.3 高頻鏈傳輸功率統一描述 47
4.2 DAB的高頻鏈環(huán)流特性 48
4.2.1 高頻鏈無功功率定義 48
4.2.2 環(huán)流功率統一描述 50
4.3 DAB的高頻鏈基波優(yōu)化控制策略 50
4.3.1 基波環(huán)流最優(yōu)模型 51
4.3.2 基波最優(yōu)控制策略 52
4.3.3 基波最優(yōu)控制策略表現性能 53
4.4 DAB的工程化分析軟件 53
4.5 實驗分析 54
4.6 本章小結 57
第5章 雙主動全橋變換器的軟開關特性 58
5.1 DAB的軟開關行為 58
5.1.1 不匹配運行狀態(tài) 58
5.1.2 開關行為分析 59
5.1.3 軟開關運行范圍 62
5.2 擴展移相控制對軟開關行為的改進 63
5.2.1 EPS控制不匹配運行狀態(tài) 63
5.2.2 開關行為分析 64
5.2.3 軟開關運行范圍 69
5.3 諧振軟開關方案 71
5.4 本章小結 73
第6章 雙主動全橋變換器的死區(qū)效應與功率校正模型 74
6.1 電壓極性反轉和相位漂移現象 74
6.2 開關特性校正 75
6.2.1 升壓狀態(tài) 75
6.2.2 降壓狀態(tài) 79
6.2.3 匹配狀態(tài) 81
6.3 傳輸功率特性校正 82
6.4 實驗研究 85
6.4.1 開關特性實驗 85
6.4.2 傳輸功率特性實驗 91
6.5 本章小結 94
第7章 雙主動全橋變換器的暫態(tài)特性與優(yōu)化調制 95
7.1 暫態(tài)直流偏置和電流沖擊效應 95
7.2 暫態(tài)特性描述 96
7.2.1 功率突增 96
7.2.2 功率突減 98
7.3 暫態(tài)優(yōu)化調制 98
7.4 電流應力對比 100
7.5 實驗研究 100
7.5.1 傳統調制的暫態(tài)實驗 101
7.5.2 優(yōu)化調制的暫態(tài)實驗 103
7.5.3 電流應力對比實驗 103
7.6 本章小結 106
第8章 雙主動全橋變換器的損耗特性分析方法 107
8.1 DAB的特征電流描述 107
8.1.1 DAB的開關函數定義 107
8.1.2 通態(tài)電流統一模型 109
8.1.3 開關電流統一模型 111
8.2 DAB的通態(tài)損耗統一模型 111
8.2.1 開關管和二極管的通態(tài)損耗 111
8.2.2 變壓器的通態(tài)損耗 112
8.2.3 電容的通態(tài)損耗 112
8.3 DAB的開關損耗統一模型 113
8.3.1 DAB的開關行為統一描述 113
8.3.2 DAB的開關損耗 114
8.4 DAB的損耗特性分析 116
8.4.1 分析計算參數 116
8.4.2 特征電流計算結果 116
8.4.3 DAB的損耗分析 118
8.5 本章小結 120
第9章 基于SiC的雙主動全橋變換器及其設計 121
9.1 Si-DAB和SiC-DAB的比較分析 121
9.1.1 Si-DAB和SiC-DAB損耗特性對比 121
9.1.2 Si-DAB和SiC-DAB對比樣機設計 122
9.2 SiC-DAB安全工作區(qū)的定義 124
9.2.1 SiC對DAB參數設計的影響 124
9.2.2 傳輸功率的有效工作區(qū) 125
9.2.3 電流應力的有效工作區(qū) 126
9.2.4 電流有效值的有效工作區(qū) 128
9.2.5 DAB的安全工作區(qū) 129
9.3 SiC-DAB的統一離散化設計策略 131
9.3.1 效率離散化特性 131
9.3.2 功率密度離散化特性 132
9.3.3 離散化參數設計 135
9.4 SiC-DAB的優(yōu)化設計和實現 136
9.4.1 參數優(yōu)化設計 136
9.4.2 硬件優(yōu)化設計 136
9.4.3 DAB優(yōu)化設計和實現的一般化流程和建議 137
9.5 實驗研究 139
9.5.1 Si-DAB和SiC-DAB的對比實驗 139
9.5.2 SiC-DAB在高頻隔離PCS中的應用實驗 142
9.6 本章小結 146
第10章 雙主動全橋變換器的衍生拓撲 147
10.1 電流源型DAB 147
10.2 三端口DAB 148
10.3 三相DAB 150
10.4 高頻鏈多電平DAB 152
10.4.1 三電平結構 152
10.4.2 模塊化多電平結構 152
10.4.3 多重模塊化結構 154
10.5 其他DAB衍生拓撲 156
10.5.1 器件串聯型 156
10.5.2 直接型AC-AC 156
10.6 本章小結 157
第11章 基于DAB的多功能模塊化不間斷供電系統 158
11.1 基于DAB的IUPS拓撲結構 158
11.2 IUPS的運行方式 159
11.3 IUPS的工作原理 162
11.3.1 整流饋電模塊的工作原理 162
11.3.2 隔離充放電模塊的工作原理 164
11.3.3 逆變模塊的工作原理 164
11.4 IUPS的控制和管理策略 165
11.4.1 分層控制管理體系 165
11.4.2 分散控制邏輯 167
11.4.3 分散邏輯控制策略 168
11.5 IUPS的硬件設計與實現 171
11.6 實驗研究 172
11.6.1 穩(wěn)態(tài)實驗分析 172
11.6.2 暫態(tài)實驗分析 174
11.7 本章小結 177
第12章 基于DAB的直流固態(tài)變壓器 178
12.1 基于DAB的DCSST拓撲結構 178
12.2 DCSST的運行方式 179
12.3 DCSST的工作原理 181
12.4 DCSST的控制和管理策略 183
12.5 DCSST的硬件設計和實現 184
12.6 實驗研究 186
12.6.1 穩(wěn)態(tài)實驗分析 186
12.6.2 暫態(tài)實驗分析 187
12.7 本章小結 188
第13章 基于DAB的交流固態(tài)變壓器 190
13.1 基于DAB的ACSST拓撲結構 190
13.2 ACSST的運行方式 191
13.3 ACSST的工作原理 191
13.3.1 級聯單元的工作原理 192
13.3.2 HFI單元的工作原理 194
13.3.3 輸出單元的工作原理 194
13.4 ACSST的控制和管理策略 194
13.4.1 協調控制管理策略 194
13.4.2 分層控制管理體系 196
13.4.3 分散邏輯控制策略 198
13.5 ACSST的硬件設計和實現 200
13.6 實驗研究 201
13.6.1 穩(wěn)態(tài)實驗 201
13.6.2 暫態(tài)實驗 202
13.7 基于DAB的HFI-PCS解決方案的統一策略探討 205
13.8 本章小結 207
參考文獻 208