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第1章 绪论1

1.1 双主动全桥变换器的发展背景1

1.1.1 高频隔离功率转换系统的发展1

1.1.2 宽禁带功率器件的发展2

1.1.3 DAB的发展3

1.2 双主动全桥变换器的典型应用5

1.2.1 电池储能并网系统5

1.2.2 电力电子变压器及能量路由器6

1.2.3 直流变压器9

1.3 双主动全桥变换器研究中的关键问题10

1.3.1 DAB的高频特性和优化方法10

1.3.2 先进器件的应用特性和优化设计11

1.3.3 系统级应用方式和控制管理11

1.4 本书的主要内容12

第2章 双主动全桥变换器的工作原理13

2.1 基本工作原理13

2.2 移相控制方法13

2.3 工作模态与开关特性14

2.3.1 正向功率流14

2.3.2 反向功率流16

2.4 传输功率特性19

2.5 本章小结20

第3章 双主动全桥变换器的PWM移相控制方法21

3.1 移相控制的功率回流现象21

3.2 扩展移相控制方法21

3.2.1 控制原理21

3.2.2 工作模式与开关特性22

3.2.3 传输功率特性26

3.2.4 回流功率特性27

3.2.5 电流应力特性28

3.3 双移相控制方法29

3.4 移相控制的优化开关策略32

3.4.1 电流应力最优开关模型32

3.4.2 电流应力最优控制模型34

3.4.3 优化开关策略的扩展34

3.5 实验研究36

3.5.1 扩展移相控制实验36

3.5.2 双移相控制实验40

3.5.3 优化开关策略实验41

3.6 本章小结44

第4章 双主动全桥变换器的高频链统一模型45

4.1 DAB的高频链统一特性描述45

4.1.1 移相控制的统一形式45

4.1.2 高频链电压和电流统一描述46

4.1.3 高频链传输功率统一描述47

4.2 DAB的高频链环流特性48

4.2.1 高频链无功功率定义48

4.2.2 环流功率统一描述50

4.3 DAB的高频链基波优化控制策略50

4.3.1 基波环流最优模型51

4.3.2 基波最优控制策略52

4.3.3 基波最优控制策略表现性能53

4.4 DAB的工程化分析软件53

4.5 实验分析54

4.6 本章小结57

第5章 双主动全桥变换器的软开关特性58

5.1 DAB的软开关行为58

5.1.1 不匹配运行状态58

5.1.2 开关行为分析59

5.1.3 软开关运行范围62

5.2 扩展移相控制对软开关行为的改进63

5.2.1 EPS控制不匹配运行状态63

5.2.2 开关行为分析64

5.2.3 软开关运行范围69

5.3 谐振软开关方案71

5.4 本章小结73

第6章 双主动全桥变换器的死区效应与功率校正模型74

6.1 电压极性反转和相位漂移现象74

6.2 开关特性校正75

6.2.1 升压状态75

6.2.2 降压状态79

6.2.3 匹配状态81

6.3 传输功率特性校正82

6.4 实验研究85

6.4.1 开关特性实验85

6.4.2 传输功率特性实验91

6.5 本章小结94

第7章 双主动全桥变换器的暂态特性与优化调制95

7.1 暂态直流偏置和电流冲击效应95

7.2 暂态特性描述96

7.2.1 功率突增96

7.2.2 功率突减98

7.3 暂态优化调制98

7.4 电流应力对比100

7.5 实验研究100

7.5.1 传统调制的暂态实验101

7.5.2 优化调制的暂态实验103

7.5.3 电流应力对比实验103

7.6 本章小结106

第8章 双主动全桥变换器的损耗特性分析方法107

8.1 DAB的特征电流描述107

8.1.1 DAB的开关函数定义107

8.1.2 通态电流统一模型109

8.1.3 开关电流统一模型111

8.2 DAB的通态损耗统一模型111

8.2.1 开关管和二极管的通态损耗111

8.2.2 变压器的通态损耗112

8.2.3 电容的通态损耗112

8.3 DAB的开关损耗统一模型113

8.3.1 DAB的开关行为统一描述113

8.3.2 DAB的开关损耗114

8.4 DAB的损耗特性分析116

8.4.1 分析计算参数116

8.4.2 特征电流计算结果116

8.4.3 DAB的损耗分析118

8.5 本章小结120

第9章 基于SiC的双主动全桥变换器及其设计121

9.1 Si-DAB和SiC-DAB的比较分析121

9.1.1 Si-DAB和SiC-DAB损耗特性对比121

9.1.2 Si-DAB和SiC-DAB对比样机设计122

9.2 SiC-DAB安全工作区的定义124

9.2.1 SiC对DAB参数设计的影响124

9.2.2 传输功率的有效工作区125

9.2.3 电流应力的有效工作区126

9.2.4 电流有效值的有效工作区128

9.2.5 DAB的安全工作区129

9.3 SiC-DAB的统一离散化设计策略131

9.3.1 效率离散化特性131

9.3.2 功率密度离散化特性132

9.3.3 离散化参数设计135

9.4 SiC-DAB的优化设计和实现136

9.4.1 参数优化设计136

9.4.2 硬件优化设计136

9.4.3 DAB优化设计和实现的一般化流程和建议137

9.5 实验研究139

9.5.1 Si-DAB和SiC-DAB的对比实验139

9.5.2 SiC-DAB在高频隔离PCS中的应用实验142

9.6 本章小结146

第10章 双主动全桥变换器的衍生拓扑147

10.1 电流源型DAB147

10.2 三端口DAB148

10.3 三相DAB150

10.4 高频链多电平DAB152

10.4.1 三电平结构152

10.4.2 模块化多电平结构152

10.4.3 多重模块化结构154

10.5 其他DAB衍生拓扑156

10.5.1 器件串联型156

10.5.2 直接型AC-AC156

10.6 本章小结157

第11章 基于DAB的多功能模块化不间断供电系统158

11.1 基于DAB的IUPS拓扑结构158

11.2 IUPS的运行方式159

11.3 IUPS的工作原理162

11.3.1 整流馈电模块的工作原理162

11.3.2 隔离充放电模块的工作原理164

11.3.3 逆变模块的工作原理164

11.4 IUPS的控制和管理策略165

11.4.1 分层控制管理体系165

11.4.2 分散控制逻辑167

11.4.3 分散逻辑控制策略168

11.5 IUPS的硬件设计与实现171

11.6 实验研究172

11.6.1 稳态实验分析172

11.6.2 暂态实验分析174

11.7 本章小结177

第12章 基于DAB的直流固态变压器178

12.1 基于DAB的DCSST拓扑结构178

12.2 DCSST的运行方式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的硬件设计和实现184

12.6 实验研究186

12.6.1 稳态实验分析186

12.6.2 暂态实验分析187

12.7 本章小结188

第13章 基于DAB的交流固态变压器190

13.1 基于DAB的ACSST拓扑结构190

13.2 ACSST的运行方式191

13.3 ACSST的工作原理191

13.3.1 级联单元的工作原理192

13.3.2 HFI单元的工作原理194

13.3.3 输出单元的工作原理194

13.4 ACSST的控制和管理策略194

13.4.1 协调控制管理策略194

13.4.2 分层控制管理体系196

13.4.3 分散逻辑控制策略198

13.5 ACSST的硬件设计和实现200

13.6 实验研究201

13.6.1 稳态实验201

13.6.2 暂态实验202

13.7 基于DAB的HFI-PCS解决方案的统一策略探讨205

13.8 本章小结207

参考文献208