双主动全桥DC-DC变换器的理论和应用技术PDF电子书下载

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DAB 147

10.2 三端口DAB 148

10.3 三相DAB 150

10.4 高频链多电平DAB 152

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-AC 156

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