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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13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...
适用于高频电力电子电路的分数步长电磁暂态仿真方法
A Fractional-Step Electromagnetic Transient Simulation Method for High-Frequency Power Electronic Circuits
吴盼 · 徐晋 · 汪可友 · 李子润 等7人 · 中国电机工程学报 · 2025年12月 · Vol.45
针对高频电力电子电路电磁暂态仿真中精度与效率难以兼顾的问题，提出分数步长仿真方法。该方法基于改进的高并行电磁暂态算法进行离散化建模，通过“小步建模、大步计算”的分数步长策略，有效抑制恒导纳开关模型在高频下的虚拟损耗，提升仿真精度，并实现开关时刻的精确捕捉。算例验证表明，该方法可在保证精度的前提下支持较大步长仿真，显著提高离线与实时仿真效率。
解读: 该分数步长电磁暂态仿真方法对阳光电源高频电力电子产品研发具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器的DAB隔离DC-DC变换器设计中，该方法可精确仿真高频开关暂态过程，有效抑制恒导纳模型虚拟损耗，提升SiC/GaN器件应用的仿真精度。对车载OBC充电机等高频LLC谐振变换器的优化设计，该方法支持...
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10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...
基于电压平衡的IPOS DAB变换器最优混合容错控制
Optimal Hybrid Fault Tolerant Control With Voltage Balancing for IPOS DAB Converters
Chong Zhang · Jie Zhu · Xiaogang Ding · Samson Shenglong Yu 等5人 · IET Power Electronics · 2025年6月 · Vol.18
本文提出了一种针对输入并联输出串联双有源桥（DAB）变换器开路故障（OCF）的最优混合容错控制策略。该方法充分利用发生OCF后DAB模块剩余的功率转换能力，在全局控制范围内实现功率开关的零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS）以及二极管的零电流关断，有效提升系统在故障工况下的运行效率与稳定性，同时兼顾电压均衡控制性能。
解读: 该IPOS DAB容错控制技术对阳光电源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变换器广泛应用于储能系统的DC-DC隔离变换环节，该研究提出的开路故障容错策略可直接提升阳光电源储能产品的可靠性和系统可用率。通过在故障工况下实现ZVS/ZCS软开关和电压均衡控制，可...
基于峰值电流最小化的双有源桥DC-DC变换器最优非线性控制
Peak Current Minimization-Based Optimal Nonlinear Control of a Dual Active Bridge DC-DC Converter
Ezekiel O. Arogunjo · Joseph Olorunfemi Ojo · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年3月
本文对双有源桥直流 - 直流变换器（DAB）进行动态分析，并结合基于最小化峰值电流的控制方法。首先，利用基波近似（FHA）模型对 DAB 系统进行零动态和稳定性分析，讨论了这些分析对闭环控制器设计的影响。基于零动态分析结果，采用输入 - 输出反馈线性化方法设计变换器的输出电压控制器。此外，利用拉格朗日条件和卡罗需 - 库恩 - 塔克（KKT）条件开发了一种最优控制算法，以最小化 DAB 的电感峰值电流。基于优化分析结果对变换器进行零电压开关（ZVS）分析，以确定变换器的 ZVS 区域。最后，搭建...
解读: 该峰值电流最小化控制技术对阳光电源DC-DC变换器产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器的DC-DC级联拓扑中，DAB变换器承担电池侧与直流母线的隔离与电压变换，该优化控制可显著降低IGBT/SiC模块的电流应力与导通损耗，提升功率密度与系统效率。在车载OBC充电机中，全工作范围软开关特性可减少...
基于损耗优化的宽负载适应性单级双有源桥微逆变器设计
Design of a Single-Stage Dual Active Bridge Microinverter With Wide Load Adaptability Based on Loss Optimization
Xuchi Xue · Zhitao Liu · Weihan Li · Hongye Su · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文提出了一种具备离网负载能力的单级双有源桥（DAB）直流 - 交流转换器的优化设计方案。DAB 转换器因其双向功率传输和高功率密度特性而备受关注。然而，储能装置在离网运行时需要具备对负载的适应性。本文基于控制变量的线性化，建立了一个新的控制回路。其目标是最小化电流应力和均方根电流，这会对外部相移角进行约束，从而提高系统效率。此外，从损耗模型的角度出发，基于所选的开关器件研究了系统的最佳工作频率范围。结合绕组方式，对磁性元件的参数进行了优化，这进一步提高了系统效率。搭建了一台 600 W 的 D...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项单级双有源桥（DAB）微逆变器技术具有重要的战略价值。该技术通过损耗优化实现了97.89%的峰值效率，这与我司在光伏逆变器和储能系统领域追求的高效率目标高度契合。 该技术的核心创新在于通过控制变量线性化建立新型控制环路，有效降低电流应力和均方根电流，这对我司储能变流器...
三相双有源桥变换器的瞬时脉冲模式控制以优化动态性能
Instantaneous Pulse Pattern Control for Optimized Dynamic Performance of Three-Phase Dual-Active Bridge Converter
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
三相双有源桥（DAB3）变换器是一种用于大功率直流微电网的隔离型双向直流 - 直流变换器。若不对 DAB3 进行快速动态控制，在暂态条件下维持微电网直流电压所需的直流母线电容会增大，从而增加短路事故过电流的风险。因此，人们对 DAB3 的动态控制方法进行了广泛研究，由此产生了目前最先进的广义瞬时磁链和电流控制（GIFCC）方法。GIFCC 可在单移相（SPS）和三移相（TPS）调制下动态调节变压器的相电流和励磁磁链。然而，它会根据过渡类型采用不同的控制律，这导致动态性能下降，并使与外环功率或电压...
解读: 从阳光电源储能系统和光储一体化解决方案的业务视角来看，这项三相双有源桥（DAB3）变换器的瞬时脉冲模式控制技术具有重要的战略价值。DAB3作为高功率直流微电网中的核心隔离双向DC-DC变换器，直接关系到我们储能系统的动态响应能力和安全性能。 该技术的核心价值在于将瞬态响应时间优化至开关周期的六分之...
基于重要性加权的模型预测控制增强型模仿学习
Enhanced Imitation Learning of Model Predictive Control Through Importance Weighting
作者未知 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
在电力电子研究领域，用神经网络模型近似模型预测控制（MPC）算法作为一种实现计算成本高昂方法实时应用的有效工具，已受到广泛关注。训练机器学习模型以模仿MPC算法通常遵循传统的监督学习流程，其静态训练数据集通过均匀采样或仿真生成。使用均匀分布的数据进行训练可使模型在整个运行空间保持一致的性能，但非常小的模型可能无法在对应预期运行的区域取得令人满意的结果。相反，使用仿真数据进行训练可以得到能够精确跟踪某些轨迹的模型，但在数据代表性不足的区域无法获得足够好的性能。本文提出了一种结合这两种方法优势的方法...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项基于重要性加权的模型预测控制（MPC）模仿学习技术具有重要的应用价值。该技术针对电力电子系统中MPC算法计算复杂度高、难以实时实现的痛点，通过神经网络模型近似MPC算法，并创新性地采用核密度估计对训练数据进行重要性加权，实现了模型性能的显著提升。 对于阳光电源的核心产...
一种并联输入与多功能输出的双有源桥变换器
A Parallel Input and Versatile Output Dual Active Bridge Converter
Sohaib Qazi · Prasanth Venugopal · Alan J. Watson · Patrick Wheeler 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
由于基于 H 桥的隔离式直流/直流变换器易于扩展至大功率、控制机制简单且能有效利用半导体器件和变压器，它们在快速充电站、直流微电网和可再生能源整合等各种电力电子应用中占据了核心地位。在双向变换器中，双有源桥（DAB）变换器因其直接的功率流控制机制、固有的软开关实现方式、对称且模块化的结构等特点，成为常见选择。然而，传统拓扑结构在电压增益和输出功率范围较宽时，效率会显著降低。这一局限性可能会阻碍其在公共直流充电器中的应用，因为公共直流充电器通常需要适应不同的充电曲线和车辆电压等级。本文提出了一种源...
解读: 从阳光电源的业务布局来看，这项基于双有源桥（DAB）变换器的改进技术具有显著的战略价值。该技术通过并联输入和多功能输出设计，有效解决了传统DAB在宽电压增益和宽功率范围下效率骤降的核心痛点，这与我司在光储充一体化、直流微网和快速充电站等应用场景的技术需求高度契合。 在储能系统方面，该技术的双向功率...
基于扰动补偿的离散单移相控制策略
Disturbance Compensation-Based Discrete Single-Phase-Shift Control for DAB DC-DC Converter
Jin Sha · Zan Liu · Yu Zhang · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月
本文提出了一种基于新型扰动补偿的离散单移相（DCB - DSPS）控制策略，以提高双有源桥（DAB）直流 - 直流变换器的动态性能。在所提出的控制策略中，移相比由两部分组成。第一部分是DAB直流 - 直流变换器在单移相（SPS）调制下的开环移相比 <italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">d</i><sub xmlns:mml="http://...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于扰动补偿的离散单相移控制技术对我们的储能系统和光伏逆变器产品具有重要应用价值。DAB双有源桥DC-DC变换器是储能变流器和直流升压环节的核心拓扑，该技术通过创新的控制策略有效解决了传统单相移控制在动态响应和稳态精度方面的固有缺陷。 该技术的核心价值在于其双分量控制...