雙重移相(DPS)調(diào)制的DAB全局模態(tài)分解與仿真驗證

雙有源全橋（DAB）變換器如圖1所示。由輸入側(cè)全橋H1，負(fù)載側(cè)全橋H2，高頻變壓器T（變比 k :1）和漏感L組成。

采用雙重移相（DPS）調(diào)制，定義：輸入側(cè)全橋H1/負(fù)載側(cè)全橋H2的內(nèi)移相比為D1，全橋H1和全橋H2之間的移相比為D，電壓傳輸比n=Vab /Vcd 。輸入側(cè)全橋H1兩半橋臂中點電壓差為Vab ，負(fù)載側(cè)全橋H2兩半橋臂中點電壓差為Vcd 。

圖1 雙有源全橋（DAB）變換器

DPS控制具有兩個變量（D、D1，變化范圍0~1）。與擴(kuò)展移相（EPS）相比，DPS移相增加了負(fù)載側(cè)全橋H2內(nèi)移相變量。輸出功率控制更靈活，但控制復(fù)雜度也隨之增加。

在全橋內(nèi)部增加內(nèi)移相角可以將橋口電壓Vab變?yōu)槿娖椒讲ǎ瑑?nèi)移相角D1*Pi越大，Vab的占空比越小，傳輸?shù)哪芰恳簿驮叫?。改變H1和H2的移相角可以控制輸出功率（SPS控制，當(dāng)D=0.5時，傳輸功率最大）。

根據(jù)移相比關(guān)系，可以將正向運行Boost模式（Buck模式）分為四種工作模態(tài)，模態(tài)工作波形如圖2~5所示。

模態(tài)1 D>D1，D+D1<1

圖2 模態(tài)1

模態(tài)2 D>D 1 ，D+D 1 >1

圖3 模態(tài)2

模態(tài)3 D1 ，D+D 1 <1

圖4 模態(tài)3

模態(tài)4 D1 ，D+D 1 >1

圖5 模態(tài)4

根據(jù)電感表達(dá)式聯(lián)立方程組可以求解各個拐點處電流表達(dá)式，再用積分的方法求解傳輸功率表達(dá)式，根據(jù)傳輸功率表達(dá)式作出3D功率傳輸圖如圖6所示。

(a) 視角1 (b) 視角2

圖6 DPS功率傳輸范圍3D圖

圖6中，紅色為模態(tài)1和模態(tài)2（D>D 1 ），綠色為模態(tài)3和模態(tài)4（D1 ）。為了更清楚地看出DPS控制下功率傳輸規(guī)律，將3D圖轉(zhuǎn)換為2D圖，功率傳輸曲線如圖7所示。

圖7 功率傳輸2D曲線

圖7中，紅色線條為SPS控制下功率傳輸曲線。藍(lán)色和綠色陰影部分為DPS控制下功率傳輸范圍。圖中明顯可以看出，增加了調(diào)制自由度，功率傳輸范圍拓寬，控制更加靈活。