雙主動全橋DC-DC變換器的理論和應(yīng)用技術(shù)
本書在概述雙主動全橋變換器的發(fā)展背景和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的論述了其基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用技術(shù)，包括雙主動全橋DC-DC變換器的工作原理、控制方法、解析模型、運行特性、設(shè)計實現(xiàn)方法、衍生拓撲以及在柔性交直流輸配電系統(tǒng)的應(yīng)用等。
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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(zhuǎn)換系統(tǒng)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(yīng)用 5
1.2.1 電池儲能并網(wǎng)系統(tǒng) 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(guān)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(yīng)用特性和優(yōu)化設(shè)計 11
1.3.3 系統(tǒng)級應(yīng)用方式和控制管理 11
1.4 本書的主要內(nèi)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(guān)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(jié) 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(xiàn)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(guān)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(yīng)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(guān)策略 32
3.4.1 電流應(yīng)力最優(yōu)開關(guān)模型 32
3.4.2 電流應(yīng)力最優(yōu)控制模型 34
3.4.3 優(yōu)化開關(guān)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(guān)策略實驗 41
3.6 本章小結(jié) 44
第4章 雙主動全橋變換器的高頻鏈統(tǒng)一模型 45
4.1 DAB的高頻鏈統(tǒng)一特性描述 45
4.1.1 移相控制的統(tǒng)一形式 45
4.1.2 高頻鏈電壓和電流統(tǒng)一描述 46
4.1.3 高頻鏈傳輸功率統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)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(jié) 57
第5章 雙主動全橋變換器的軟開關(guān)特性 58
5.1 DAB的軟開關(guān)行為 58
5.1.1 不匹配運行狀態(tài) 58
5.1.2 開關(guān)行為分析 59
5.1.3 軟開關(guān)運行范圍 62
5.2 擴展移相控制對軟開關(guān)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(guān)行為分析 64
5.2.3 軟開關(guān)運行范圍 69
5.3 諧振軟開關(guān)方案 71
5.4 本章小結(jié) 73
第6章 雙主動全橋變換器的死區(qū)效應(yīng)與功率校正模型 74
6.1 電壓極性反轉(zhuǎn)和相位漂移現(xiàn)象 74
6.2 開關(guān)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(guān)特性實驗 85
6.4.2 傳輸功率特性實驗 91
6.5 本章小結(jié) 94
第7章 雙主動全橋變換器的暫態(tài)特性與優(yōu)化調(diào)制 95
7.1 暫態(tài)直流偏置和電流沖擊效應(yīng) 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(diào)制 98
7.4 電流應(yīng)力對比 100
7.5 實驗研究 100
7.5.1 傳統(tǒng)調(diào)制的暫態(tài)實驗 101
7.5.2 優(yōu)化調(diào)制的暫態(tài)實驗 103
7.5.3 電流應(yīng)力對比實驗 103
7.6 本章小結(jié) 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(guān)函數(shù)定義 107
8.1.2 通態(tài)電流統(tǒng)一模型 109
8.1.3 開關(guān)電流統(tǒng)一模型 111
8.2 DAB的通態(tài)損耗統(tǒng)一模型 111
8.2.1 開關(guān)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(guān)損耗統(tǒng)一模型 113
8.3.1 DAB的開關(guān)行為統(tǒng)一描述 113
8.3.2 DAB的開關(guān)損耗 114
8.4 DAB的損耗特性分析 116
8.4.1 分析計算參數(shù) 116
8.4.2 特征電流計算結(jié)果 116
8.4.3 DAB的損耗分析 118
8.5 本章小結(jié) 120
第9章 基于SiC的雙主動全橋變換器及其設(shè)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(shè)計 122
9.2 SiC-DAB安全工作區(qū)的定義 124
9.2.1 SiC對DAB參數(shù)設(shè)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(yīng)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(tǒng)一離散化設(shè)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(shù)設(shè)計 135
9.4 SiC-DAB的優(yōu)化設(shè)計和實現(xiàn) 136
9.4.1 參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 136
9.4.2 硬件優(yōu)化設(shè)計 136
9.4.3 DAB優(yōu)化設(shè)計和實現(xiàn)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(yīng)用實驗 142
9.6 本章小結(jié) 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(jié)構(gòu) 152
10.4.2 模塊化多電平結(jié)構(gòu) 152
10.4.3 多重模塊化結(jié)構(gòu) 154
10.5 其他DAB衍生拓撲 156
10.5.1 器件串聯(lián)型 156
10.5.2 直接型AC-AC 156
10.6 本章小結(jié) 157
第11章 基于DAB的多功能模塊化不間斷供電系統(tǒng) 158
11.1 基于DAB的IUPS拓撲結(jié)構(gòu) 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(shè)計與實現(xiàn) 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(jié) 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(jié)構(gòu) 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(shè)計和實現(xiàn) 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(jié) 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(jié)構(gòu) 190
13.2 ACSST的運行方式 191
13.3 ACSST的工作原理 191
13.3.1 級聯(lián)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(xié)調(diào)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(shè)計和實現(xiàn) 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(tǒng)一策略探討 205
13.8 本章小結(jié) 207
參考文獻 208
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