电子变压器如何驱动DAB电路在新能源领域革新

随着新能源的崛起，DAB电路再次成为焦点，电子变压器在双向DC-DC变换器DAB电路中扮演何种关键角色？浙江大学王正仕副教授为你解答。

双向DC-DC变换器技术，特别是DAB（双有源桥）电路，自十年前便吸引了业界的广泛关注。尽管其原理清晰明了，但受限于早期的应用需求，其推广并未广泛展开。

然而，随着新能源领域的蓬勃兴起，DAB电路再次成为焦点，并逐渐发展成为研究的重要方向。在这一进程中，电子变压器作为DAB电路的核心组件，发挥了重要的作用。

磁专委委员、浙江大学王正仕副教授

01.电子变压器在DAB电路中的作用

DAB电路由两个通过电子变压器磁耦合的全桥变换器（即H桥）构成。这些H桥电路通过电子变压器实现电气隔离和能量传递。功率器件能精确控制两个H桥中的开关状态，实现对电路的有效调控，而电子变压器则在这一过程中发挥着不可或缺的作用。

在电气隔离方面，DAB电路中的电子变压器不仅确保了两个直流电压源之间的安全隔离，还通过调整其变比关系，可以灵活地调整输出电压，从而使电路能够适应更宽的输入和输出电压范围，提高了系统的灵活性和适应性。

在能量传递过程中，当H桥中的开关状态发生变化时，电子变压器中的磁场能量也会相应变化，从而实现能量的传递。电子变压器的性能直接影响能量传递的效率和稳定性，以及系统的整体性能，因此，其选择和设计至关重要。

02.DAB电路面临的挑战与解决方案

如图1这种复杂的装置，其核心就是电力电子学中的一个简单开关。

图1

该电路的工作控制可以通过调节两个方波的移相角来实现对电流或功率的控制。然而，在实际应用中，该电路可能会面临效率降低或电流过大的问题。特别是在两侧电压不匹配的情况下，电路中可能会出现能量循环，导致电流过大，进而影响电路的稳定性和效率。

为了解决这个问题，工程师对电路进行了改进，引入了多重移相技术。通过在H桥的一相中增加移相电子变压器，不仅可以实现左右两侧的移相，还可以实现左侧或右侧内部的移相。这种电子变压器多重移相技术有效地减小了电流的有效值和峰值，从而提高了电路的效率。

03.DAB电路的优势与劣势

DAB电路以其独特的双向能量传递能力和广泛的电压适应范围，在新能源领域展现出了显著的优势。

随着新能源汽车、光伏和储能等行业的蓬勃发展，对DC-DC变换器的需求日益多样化，DAB电路凭借其双向传递能量、宽电压范围适应性以及简洁的控制策略，迅速在这些领域找到了广泛的应用空间。

这一趋势不仅推动了新能源技术的革新，还促进了电子变压器产品技术的进一步发展，包括新型磁性材料的研发、电子变压器产品结构的优化以及电子变压器产品制造工艺的改进。

然而，DAB电路也面临着一些挑战。由于它通常使用MOS管作为开关器件，当电路出现反向恢复现象时，MOS管可能无法正常工作，这会影响电路的稳定性和可靠性。

此外，虽然DAB电路在电感与电子变压器电流的多段整型方面展现出新的应用潜力，但其效率相较于某些其他电路（如LLC）仍有待提高。特别是在电压不匹配的情况下，DAB电路可能会出现电流过大、关断损耗增加以及无功循环增大等问题，这些都需要通过技术创新来加以解决。

展望未来，随着新能源领域的蓬勃发展与DAB技术的持续精进，电子变压器行业正迎来前所未有的创新浪潮与发展契机。我们相信，未来的电子变压器产品将实现更高效能、更高可靠性，成为新能源领域高效运行与可持续进步不可或缺的基石。DAB电路也将充分利用其独特的优势，成为新能源领域创新与迭代的重要推手。

文章整理自中国电源学会磁技术专业委员会委员、浙江大学王正仕副教授，在第11届功率变换器磁性元件联合学术年会的演讲——《新能源双向变换器(PCS)和工作模式》

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审核编辑 黄宇