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一种分布式气隙磁集成结构及其漏感精确建模
A Distributed Air-Gap Magnetic Integration Structure and Its Accurate Leakage Inductance Modeling
刘开元沈湛陈武徐志科王跃茵金龙 · 中国电机工程学报 · 2025年7月 · Vol.45
随着高频电力电子磁元件的发展，双有源桥（DAB）变换器广泛应用。传统分立磁件方案功率密度低，现有磁集成结构存在励磁电感下降和损耗高等问题。本文提出一种中柱分布式气隙的磁集成结构，建立其励磁电感解析模型，并通过样机验证该结构在体积和损耗方面的优势。为实现漏感的精确建模与控制，提出基于双二维法的漏感建模方法，引入气隙修正系数以提升计算精度。结合参数灵敏度分析与蚁群优化BP神经网络，构建漏感计算模型，并通过三台样机实验验证了模型的准确性。
解读: 该分布式气隙磁集成技术对阳光电源DAB变换器应用产品具有重要价值。在ST系列储能变流器的DC-DC隔离级，该结构可显著提升功率密度并降低磁件损耗，特别适用于PowerTitan大型储能系统的模块化设计。基于双二维法的漏感精确建模方法可优化DAB软开关范围控制，提升宽负载效率。该技术同样适用于车载OB...
基于单移相调制的双有源桥变换器磁性元件多目标优化设计
Multi-objective Optimal Design of Magnetic Components for Dual Active Bridge Converter Based on Single Phase Shift Modulation
靳浩源裴云庆王来利董晓博王淦李汕哲 · 中国电机工程学报 · 2025年5月 · Vol.45
双有源桥（DAB）变换器在电力电子变压器中应用广泛，其磁性元件直接影响效率、功率密度与可靠性。现有研究较少结合DAB运行机理，且常忽略电感优化，求解复杂。本文针对单移相调制下的DAB变换器，融合其工作原理与磁性元件多物理场设计理论，以磁芯形状、电感值和变压器匝数为决策变量，构建电路与器件层面的约束条件，开展以效率和功率密度为目标的多目标优化。通过理论推导揭示电感与匝数对约束及目标的影响规律，降低变量维度并提升通用性，给出优化流程，并通过实验验证方法有效性。
解读: 该DAB变换器磁性元件多目标优化技术对阳光电源多条产品线具有直接应用价值。在ST系列储能变流器中，DAB作为核心DC-DC隔离变换环节，该优化方法可同步提升效率与功率密度，降低磁性元件损耗和体积；在PowerTitan大型储能系统中，可优化电池簇间能量管理的隔离变换器设计；在车载OBC充电机中，DA...
用于双有源桥变换器的四绕组集成电感变压器结构
Four-Winding Integrated Inductor Transformer Structure for Dual Active Bridge Converter
Siddhesh Shinde · Gautam Rituraj · Gautham Ram Chandra Mouli · Vishnu Mahadeva Iyer 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
在双有源桥（DAB）变换器中，采用有限励磁电感的串联电感配置可优化性能，但会导致磁性元件体积增大。本文提出了一种四绕组集成磁结构，通过将电感与变压器集成，在保持DAB变换器性能优势的同时，显著减小了磁性元件的体积和占地面积。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及DAB架构的DC-DC变换器具有重要价值。通过集成磁技术优化DAB变换器的磁性元件，可直接提升PCS产品的功率密度，降低系统体积与成本，符合阳光电源追求高集成度、高效率储能解决方案的战略方向。建议研发团队评估该集成结构的...
考虑有限ZVS转换时间效应的双有源桥
DAB）变换器改进频域稳态建模
Michael D'Antonio · Shiladri Chakraborty · Alireza Khaligh · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
本文提出了一种改进的DAB变换器频域分析建模（IAM）方法。针对高频运行下DAB变换器中显著的有限转换时间效应，该模型将其纳入分析框架，显著提升了传统频域建模在实际工况下的预测精度。
解读: DAB变换器是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack及ST系列PCS）中实现DC-DC能量双向流动的核心拓扑。在高频化趋势下，功率器件的开关转换时间对效率和控制精度影响显著。该研究提出的改进频域模型能更准确地预测高频下的损耗与动态特性，有助于优化PCS的软开关控制策略，提升整...
双有源桥变换器在变负载条件下的效率提升调制策略与磁性元件参数设计
Enhanced Modulation Strategy and Magnetic Component Parameter Design for Dual Active Bridge Converters to Improve Efficiency Under Variable Load Conditions
Hongwei Zhang · Zeng Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
本文针对双有源桥（DAB）变换器提出了一种综合效率优化方案。该方案包含两部分：一是优化调制策略，在轻载下实现全软开关，在重载下最小化峰值电流；二是针对磁性元件的参数优化设计。该研究旨在提升DAB变换器在全负载范围内的能量转换效率。
解读: DAB拓扑是阳光电源储能变流器（PCS）及直流耦合光储系统的核心电路架构。该研究提出的全负载范围软开关控制与磁性元件优化设计，直接契合PowerTitan及ST系列PCS产品对高功率密度和高效率的需求。通过优化调制策略，可有效降低PCS在轻载及变负载工况下的损耗，提升系统全生命周期收益。建议研发团队...
一种利用直流隔直电容为DAB变换器提供更低电感电流的混合调制策略
A Hybrid Modulation Strategy Providing Lower Inductor Current for the DAB Converter With the Aid of DC Blocking Capacitors
Peng Liu · Shanxu Duan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年4月
针对双有源桥（DAB）变换器，传统的单移相（SPS）控制在宽电压范围下存在软开关实现困难、环流大及电流应力高等问题。本文提出一种结合直流隔直电容的混合调制策略，旨在优化电流波形，降低电感电流应力，从而提升变换效率。
解读: 该研究直接针对DAB变换器的核心痛点（环流与电流应力），对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及PCS模块具有极高的应用价值。在储能PCS中，DAB是实现DC-DC变换的关键拓扑，通过引入隔直电容与优化混合调制策略，可有效降低功率器件的电流应力，提升系统在宽电压范围...
三相移相双有源桥变换器宽运行范围效率优化的最优混合调制策略
Optimum Hybrid Modulation for Improvement of Efficiency Over Wide Operating Range for Triple-Phase-Shift Dual-Active-Bridge Converter
Amit Kumar Bhattacharjee · Issa Batarseh · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
本文研究了双有源桥（DAB）变换器的三相移相调制策略。通过对变压器电流的额外自由度控制，该方法可在全功率范围内实现软开关。通过优化导通角及原副边桥间的移相角，有效降低了RMS电流和峰值电流，从而减小了器件应力及导通与开关损耗。
解读: 该技术对阳光电源的储能业务（如PowerTitan、PowerStack系列）及PCS产品线具有极高价值。DAB拓扑是双向DC-DC变换器的核心，通过三相移相调制实现全功率范围软开关，能显著提升储能系统在充放电过程中的转换效率，降低温升，从而提升产品功率密度。建议研发团队将该优化算法集成至iSola...
用于提高轻载效率的DAB变换器非对称移相调制策略
Asymmetric Phase-Shift Modulation Strategy of DAB Converters for Improved Light-Load Efficiency
Gen Chen · Zhangyong Chen · Yong Chen · Chenchen Feng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月
双有源桥（DAB）变换器在电压比为1时效率较高，但在电压比偏离1时，轻载效率会大幅下降。本文基于DAB轻载运行逻辑，提出了一种非对称压缩占空比调制方法，旨在优化变换器在非额定电压下的轻载性能。
解读: 该研究直接针对DAB变换器的核心痛点，对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及电动汽车充电桩业务具有极高参考价值。DAB是双向DC-DC变换器的核心拓扑，广泛应用于储能PCS的直流侧升降压环节。通过引入非对称移相调制策略，可显著提升储能系统在低功率运行状态下的转换效...
多相调制中变压器电流的统一化以消除负载瞬变期间的电流尖峰
Unifying the Transformer Current in Multiple Phase Modulation Without Current Spike During Load Transients
Yu Yan · Hua Bai · Ruirui Chen · Leon M. Tolbert 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
为提升双有源桥（DAB）变换器的动态响应，常采用前馈控制与PI控制结合。然而，在多相移调制下，负载瞬变会导致变压器电流出现尖峰。本文研究了消除此类电流尖峰的控制策略，以优化变换器的动态性能与运行稳定性。
解读: 该研究直接针对DAB变换器的瞬态控制优化，对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及PCS核心技术具有极高价值。DAB是双向储能变流器的核心拓扑，负载瞬变时的电流尖峰会直接影响功率模块的可靠性及电池寿命。通过引入该文提出的统一化电流控制策略，可显著提升阳光电源储能产品...
一种扩展ZVS范围并提高效率的非对称DAB变换器调制与控制系统
An Asymmetrical DAB Converter Modulation and Control Systems to Extend the ZVS Range and Improve Efficiency
Morteza Mahdavifard · Neda Mazloum · Faizah Zahin · Amin KhakparvarYazdi 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
本文提出了一种基于双有源桥（DAB）变换器对称与非对称运行的优化混合调制与控制系统。该方法旨在最小化变压器均方根（RMS）电流，并有效扩展零电压开关（ZVS）范围。文中分析了多种调制模式，并推导了相应的功率、RMS电流方程及软开关条件。
解读: DAB变换器是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack及ST系列PCS）中实现DC-DC功率变换的核心拓扑。该研究通过优化调制策略降低变压器RMS电流并扩展ZVS范围，直接对应于提升储能变流器的整机转换效率及热管理性能。在阳光电源追求高功率密度和高效率的储能产品研发中，该非对称...
非谐振双有源桥变换器中具有完全瞬态直流偏置消除的最优瞬态单移相调制统一设计方法
A Unified Design Approach of Optimal Transient Single-Phase-Shift Modulation for Nonresonant Dual-Active-Bridge Converter With Complete Transient DC-Offset Elimination
Chuan Sun · Xingyue Jiang · Junwei Liu · Lingling Cao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年11月
本文研究了非谐振双有源桥（DABC）变换器的动态特性，指出不当的瞬态调制策略会导致电感电流和变压器励磁电流中出现非零瞬态直流偏置，从而引起轨迹跟踪误差和脉冲延迟。文章提出了一种统一的优化瞬态单移相调制设计方法，旨在实现瞬态直流偏置的完全消除，提升变换器的动态响应性能。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列及ST系列PCS）具有极高的应用价值。DAB变换器是双向DC-DC变换的核心拓扑，广泛应用于储能变流器中。通过消除瞬态直流偏置，该方法能显著提升PCS在电网波动或负载突变时的动态响应速度和稳定性，减少变压器磁饱和风险，从而提...
周期性变开关频率调制对双有源桥变换器功率传输的影响及改进方案
The Impact of Periodic Variable Switching Frequency Modulation on Power Transmission in Dual-Active-Bridge Converter and an Improved Scheme
Xuan Zhao · Dong Jiang · Jianan Chen · Zhenyu Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
变开关频率调制（VSFM）是抑制电磁干扰（EMI）的有效手段，通过将窄带谐波能量分散至更宽频谱来降低EMI峰值。然而，在双有源桥（DAB）变换器中应用VSFM存在兼容性问题，频率变化可能导致额外的功率传输波动。本文分析了该影响并提出了一种改进的调制方案。
解读: DAB变换器是阳光电源储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）及直流充电桩核心DC-DC拓扑。VSFM技术在抑制EMI方面具有重要工程价值，但其带来的功率波动问题直接影响储能PCS的电能质量与控制稳定性。建议研发团队评估该改进方案在PCS高频化设计中的应用，通过优化调制策略，在满...
基于单相移调制DAB变换器的MPC设计：非线性模型对无功功率最小化的影响
MPC Design for SPS Modulated DAB Converters: Impact of Nonlinear Models on Reactive Power Minimization
Hossein G. Sahebi · Saman A. Gorji · Mojtaba Hajihosseini · Samson Yu · IET Power Electronics · 2025年6月 · Vol.18
本文提出一种针对单相移调制双有源桥（DAB）变换器的模型预测控制（MPC）策略，旨在最小化无功功率并提升扰动下的电压稳定性。通过对比线性与非线性模型在MPC设计中的性能权衡，提出一种混合MPC框架以兼顾建模精度与计算效率。实验结果验证了该方法的有效性。
解读: 该MPC无功功率优化技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。DAB变换器是储能系统DC-DC隔离级的核心拓扑，文中提出的混合MPC框架可直接应用于ST系列的双向DC-DC模块，通过实时最小化无功功率降低磁性元件损耗和电流应力，提升系统效率1-2%。该方法在...
高压与中压直流电网中模块化多电平直流变换器与双有源桥变换器的对比研究
Comparison of the Modular Multilevel DC Converter and the Dual-Active Bridge Converter for Power Conversion in HVDC and MVDC Grids
Stefan P. Engel · Marco Stieneker · Nils Soltau · Sedigheh Rabiee 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
随着可再生能源发电占比提升及分布式电源在配电网的应用，高压（HVDC）与中压（MVDC）直流输配电技术日益重要。本文对比分析了模块化多电平直流变换器（MMC）与双有源桥（DAB）变换器在直流电网功率转换中的性能表现，探讨了其在不同电压等级下的适用性与技术挑战。
解读: 该研究对比的MMC与DAB拓扑是高压直流输电及大功率储能变换的核心技术。对于阳光电源的PowerTitan及PowerStack系列储能系统，DAB拓扑在双向DC-DC变换中具有高效率与高功率密度的优势。随着光储电站向更高电压等级（如1500V及以上）演进，研究MMC技术有助于提升公司在大型储能电站...
基于频域分析的混合占空比调制以最小化双有源桥变换器RMS电流并扩展软开关范围
Hybrid Duty Modulation for Dual Active Bridge Converter to Minimize RMS Current and Extend Soft-Switching Range Using the Frequency Domain Analysis
Di Mou · Quanming Luo · Jia Li · Yuqi Wei 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
本文提出了一种面向效率的双有源桥（DAB）变换器混合占空比调制（HDM）方案。该方案通过优化零电压部分的分配，有效降低了电感电流的均方根（RMS）值，并显著扩展了开关管的软开关工作范围，从而提升了变换器的整体转换效率。
解读: DAB拓扑是阳光电源储能变流器（PCS）及直流变换环节的核心技术。该研究提出的混合占空比调制（HDM）方案，能够直接优化PowerTitan、PowerStack系列储能系统的DC-DC级效率，特别是在宽电压范围运行下，通过降低RMS电流损耗和提升软开关性能，可显著提升系统全生命周期能效。建议研发团...
用于储能应用的减少导通器件DAB变换器非对称运行
Asymmetric Operation of DAB Converter with Reduced Conduction Devices for Energy Storage Applications
Mahi Teja Talluri · V. Karthikeyan · Suganthi Ramasamy · Kashem M. Muttaqi 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年5月
本文提出了一种双有源桥（DAB）双向变换器的非对称运行方式，通过减少导通器件数量来提高运行效率。该方式还具有消除循环功率流（CPF）、扩大软开关区域、降低电流应力以及减小滤波器需求等优点。本文详细描述了所提出的 DAB 变换器非对称运行方式的工作波形，并对功率传输进行了分析。为了分析每个功率元件的精确功率损耗，本文给出了损耗分解分析。本文所呈现的分析结果以及所提出的 DAB 变换器运行方式已通过实验结果得到验证。
解读: 该DAB变换器非对称运行技术对阳光电源ST系列储能变流器和车载OBC充电机具有重要应用价值。通过减少导通器件数量降低导通损耗的方法，可直接应用于PowerTitan储能系统的DC-DC变换环节，提升电池充放电效率，降低系统热管理压力。该技术与阳光电源正在推进的SiC功率器件应用形成协同效应，在保持双...
ADRC控制下带恒功率负载的DAB变换器稳定性表征
Stability Characterization of ADRC-Controlled DAB Converters Supplying Constant Power Loads
Xianhao Zeng · Lingling Cao · Yuanmao Ye · K. H. Loo 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
双有源桥（DAB）变换器的稳定性分析对保障系统可靠运行具有重要意义。引入自抗扰控制（ADRC）及具有负阻特性的恒功率负载（CPL），使系统稳定性分析与参数设计更为复杂，相关问题尚未充分研究。本文建立ADRC控制下DAB变换器带CPL的模型，采用李雅普诺夫第一法进行小信号稳定性分析，并结合数值仿真验证。通过仿真估计负载功率最大允许阶跃变化量，并利用系统渐近稳定域进行验证。讨论了提升小信号与大信号稳定性的参数设计方法，最后通过实验验证了结论的有效性。
解读: 该ADRC控制DAB变换器稳定性研究对阳光电源储能系统具有重要应用价值。DAB变换器是PowerTitan储能系统中DC-DC环节的核心拓扑，面对电池侧恒功率负载特性，传统PI控制难以保证稳定性。文章提出的ADRC控制策略及李雅普诺夫稳定性分析方法，可直接应用于ST系列储能变流器的参数设计，提升系统...
基于扩展移相控制的DAB变换器改进谐振死区模型
An Improved Resonant Dead-Time Model of DAB Converter Based on Extended-Phase-Shift Control
Shanshan Gao · Yixue Zhang · Jianxing Liu · Dianguo Xu · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
双有源桥（DAB）变换器具有双向功率传输和易于实现软开关的优点。对于DAB变换器而言，死区时间是避免短路和实现零电压开关（ZVS）所必需的。随着变换器对高功率密度的需求不断增加，开关频率越来越高，死区时间所占的比例也越来越大。因此，包括电磁干扰加剧和功率传输模型偏差在内的死区时间效应不容忽视。本文详细分析了基于扩展移相控制的DAB变换器的死区时间效应。提出了一种考虑寄生电容和励磁电感的改进分析模型，用以解释谐振死区时间效应并完善以往的理论。为验证理论分析的正确性，搭建了一台额定输出功率为250W...
解读: 该改进谐振死区模型对阳光电源DC-DC变换器产品具有重要应用价值。DAB拓扑广泛应用于ST储能变流器的DC-DC级联、车载OBC充电机的隔离变换以及光储充一体化系统的双向功率接口。精确的死区建模可优化ZVS软开关设计，降低开关损耗5-8%，提升SiC/GaN器件应用效益。扩展移相控制策略可改进Pow...
双有源桥应用中环流最小化的高效控制策略
Efficient Control Strategy for Circulating Current Minimization in Dual Active Bridge Applications
Nidhi Chandrakar · Chadaram Chandra Sekhar · Mageshwari Sannasy · S. Arul Daniel · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
本文深入研究了隔离型双有源桥（DAB）双向直流变换器的控制策略，提出一种优化性能的先进开关方法。通过理论分析、仿真与实验验证，证明该方法可有效克服传统移相控制存在的环流和电流应力问题，提供3°调节自由度，显著降低环流，减少功率损耗，提升系统效率。同时，所提策略扩展了零电压切换（ZVS）范围，实现了更平滑的切换过程。在2.4 kW DAB样机上的实验结果验证了该控制方案的可行性与优越性。
解读: 该DAB环流最小化控制策略对阳光电源储能与充电产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器的DC-DC隔离级，该技术可显著降低环流损耗，提升PowerTitan系统整体效率；扩展的ZVS范围可减少SiC器件开关损耗，延长功率模块寿命。在车载OBC充电机中，3自由度调节策略可优化宽电压范围下的电流应力，...
基于功率平衡的ISOP型双有源桥变换器零共模调制
Zero-Common-Mode Modulation of ISOP-Based Dual-Active-Bridge Converter
Zhenyu Wang · Dong Jiang · Xuan Zhao · Wei Sun · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年3月
零共模(ZCM)调制通过脉冲互补是抑制多模块系统共模(CM)电磁干扰(EMI)的有效技术。但严格脉冲时序要求阻碍其在输入串联输出并联(ISOP)双有源桥(DAB)变换器中应用。模块间功率和电压平衡导致脉冲时序不同步,难以有效抑制EMI。提出ISOP型DAB新型ZCM方案。推导脉冲时序与CM电压的理论关系,证明功率平衡下ZCM需要对称电感。分析表明在移相调制中扩展移相(EPS)调制是最优选择。提出控制方案综合设计流程。基于零电压开关(ZVS)和有源谐波抑制设计EPS移相比,在ZCM下进一步优化CM...
解读: 该零共模调制ISOP DAB技术对阳光电源多模块储能变流器EMC设计有重要应用价值。ZCM方案可应用于ST储能系统的模块化DC-DC变换器,降低共模干扰并提高系统可靠性。EPS调制优化技术对阳光电源DAB拓扑产品的ZVS范围扩展和谐波抑制有借鉴意义。该技术对PowerTitan大型储能系统的模块化并...
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