双重移相(DPS)调制的DAB全局模态分解与仿真验证

双有源全桥（DAB）变换器如图1所示。由输入侧全桥H1，负载侧全桥H2，高频变压器T（变比 k :1）和漏感L组成。

采用双重移相（DPS）调制，定义：输入侧全桥H1/负载侧全桥H2的内移相比为D1，全桥H1和全桥H2之间的移相比为D，电压传输比n=Vab /Vcd 。输入侧全桥H1两半桥臂中点电压差为Vab ，负载侧全桥H2两半桥臂中点电压差为Vcd 。

图1 双有源全桥（DAB）变换器

DPS控制具有两个变量（D、D1，变化范围0~1）。与扩展移相（EPS）相比，DPS移相增加了负载侧全桥H2内移相变量。输出功率控制更灵活，但控制复杂度也随之增加。

在全桥内部增加内移相角可以将桥口电压Vab变为三电平方波，内移相角D1*Pi越大，Vab的占空比越小，传输的能量也就越小。改变H1和H2的移相角可以控制输出功率（SPS控制，当D=0.5时，传输功率最大）。

根据移相比关系，可以将正向运行Boost模式（Buck模式）分为四种工作模态，模态工作波形如图2~5所示。

模态1 D>D1，D+D1<1

图2 模态1

模态2 D>D 1 ，D+D 1 >1

图3 模态2

模态3 D1 ，D+D 1 <1

图4 模态3

模态4 D1 ，D+D 1 >1

图5 模态4

根据电感表达式联立方程组可以求解各个拐点处电流表达式，再用积分的方法求解传输功率表达式，根据传输功率表达式作出3D功率传输图如图6所示。

(a) 视角1 (b) 视角2

图6 DPS功率传输范围3D图

图6中，红色为模态1和模态2（D>D 1 ），绿色为模态3和模态4（D1 ）。为了更清楚地看出DPS控制下功率传输规律，将3D图转换为2D图，功率传输曲线如图7所示。

图7 功率传输2D曲线

图7中，红色线条为SPS控制下功率传输曲线。蓝色和绿色阴影部分为DPS控制下功率传输范围。图中明显可以看出，增加了调制自由度，功率传输范围拓宽，控制更加灵活。