為了幫助自己和大家對雙主動橋隔離雙向DC-DC變換器有一個初步了解，將翻譯一篇發表于IEEE on Power Electronics的高引用綜述。無其他用途，僅學習交流用。

首先感謝原文作者給予的寶貴的學習機會。

原文名稱：Overview of Dual-Active-Bridge Isolated Bidirectional DC–DC Converter for High-Frequency-Link Power-Conversion System??? https://ieeexplore.ieee.org/document/6658916/

???????????????????????????????????????????? 用于高頻鏈路功率變換系統的雙主動橋隔離雙向DC-DC變換器概述

摘要?高頻鏈路（Hign-Frequency-Link,HFL）功率轉換系統在不以效率、成本和可靠性為代價的前提下，以其高功率密度、低重量和低噪聲的特點越來越受到學術界和工業界的關注。在HFLPCS（Hign-Frequency-Link Power-Conversion Systems，HFLPCS）中，雙主動橋（Dual Active Bridge，DAB）隔離雙向直流變換器（Isolated Bidirectional DC-DC Converter，IBDC）作為核心電路。本文概述了DAB-IBDC用于高頻鏈路功率變換系統。首先，介紹DAB-IBDC研究的必要性及發展歷史。其次，回顧和分析了基本表征、控制策略、軟開關解決方案和變體以及硬件設計和優化的研究課題。在此基礎上，提出了幾種典型的DAB-IBDC用于高頻鏈路功率變換系統的應用方案。最后，提出了設計建議和未來趨勢。作為高頻鏈路功率變換系統的核心電路，DAB-IBDC具有廣闊的應用前景。隨著近年來固態半導體、磁性和電容材料以及微電子技術的發展，DAB-IBDC在高頻鏈路功率變換系統中的大規模實際應用有望實現。

關鍵詞?雙向變換器，直流-直流變換，雙有源橋，效率，高頻鏈路，隔離變換器，納米晶磁性材料，功率轉換，功率密度，寬禁帶半導體。

I 引言

現在，功率轉換系統（PCS）主要采用線性頻率（Line-frequency，LF）變壓器來實現電流隔離和電壓匹配[1]-[5]。分布式發電和儲能的迅速發展導致PCS作為一個持久的關鍵接口越來越受歡迎[6]-[10]。然而，線性頻率變壓器笨重且損耗和噪聲大的特性阻礙了功率變換系統的效率和功率密度。

近年來，使用高頻（Hign-frequency，HF）變壓器代替傳統的線性頻率變壓器被認為是下一代電力轉換的發展趨勢。50Hz 線頻變壓器和20kHz 高頻變壓器的對比如圖 1所示。高頻變壓器的優點是體積小、重量輕、損耗少。而基于高頻變壓器的高頻鏈路功率變換系統也可以避免線頻變壓器的鐵芯飽和引起的電壓和電流波形失真。此外，當開關頻率在20kHz以上時，功率變換系統的噪聲可以大大降低。尤其是在功率變換系統快速擴展的背景下，高頻鏈路功率變換系統具有廣泛的應用前景。

圖 1?50Hz 線頻和20kHz高頻變壓器對比圖

在高頻鏈路功率變換系統的研究中，隔離型雙向DC-DC變換器通常是關鍵電路。一般來說，所有的IBDC都可以從傳統的單向隔離型DC-DC變換器（Isolated Unidirectional DC-DC Converters，IUDC）演變而來。例如：反激式IUDC可組成雙反激式IBDC，半橋或推挽IUDC可以組成雙半橋或雙推挽IBDC，全橋IUDC可以組成雙主動橋I BDC。事實上，除了由同一類型的IUDC組成的IBDC之外，不同類型的IUDC也可以組成IBDC，例如半橋IUDC和推挽IUDC可以組成半橋推挽IBDC，因為半橋和推挽結構可以承受高低壓，因此，這種類型的IBDC可以用于寬電壓范圍和雙向潮流的應用。類似于電力電子學中傳統的直流-直流變換器的分類，本文根據開關管的數量對IBDC拓撲進行了分類，如表一所示。最簡單的IBDC拓撲結構是雙開關結構，如：雙反激IBDC、雙Cuk IBDC和Zeta-Sepic IBDC[11]-[14]。三開關拓撲的典型模型是正反激IBDC[15]。四開關拓撲結構主要包括雙推挽IBDC、正激推挽IBDC、反激推挽和雙半橋IBDC[16]-[24]。五開關拓撲的典型模型是全橋正激IBDC[25]。六開關拓撲的典型模型是半全橋IBDC[26]。八開關拓撲主要是雙主動橋IBDC（DAB-IBDC）[27]-[29]。

表 1?IBDC拓撲分類

總的來說，用于高頻鏈路功率變換系統的IBDC拓撲是多種多樣的。但是，一般來說，當開關的額定電壓和電流相同時，IBDC的傳輸功率與開關的數量成正比，如四開關IBDC的功率容量是雙開關IBDC的兩倍，但是是八開關IBDC的一半，因此DAB-IBDC具有最大的功率容量。從濾波器的角度來看，正向變換器的輸出脈動頻率為開關頻率，而推挽、半橋和全橋變換器的輸出脈動頻率為雙開關頻率，因此，在相同的輸出電壓下，DAB-IBDC的濾波器也很小。此外，DAB-IBDC具有易于實現軟交換、雙向功率傳輸能力、模塊化和對稱結構等優點，因此，近年來，它們越來越受到人們的關注。2007年，文獻[30]和[31]提出DAB-IBDC將作為下一代高頻鏈路功率變換系統的核心電路。這些觀點也得到了大多數研究人員的認可。圖 2給出了DAB-IBDC的拓撲結構，該拓撲由兩個全橋變換器、兩個直流電容器、一個輔助電感和一個高頻變壓器組成。高頻變壓器提供所需的電流隔離和兩個電壓電平之間的電壓匹配。輔助電感作為瞬時儲能裝置。

圖 2?DAB-IBDC拓撲

事實上，DAB-IBDCs是在20世紀90年代初提出的[32]-[34]。然而，由于功率器件的性能限制，DAB-IBDCs的功率損耗較高，效率不被接受。因此，DAB-IBDC沒有達到一個新的發展階段，相關的研究文獻很少[35]-[37]。近年來，新的功率器件和磁性材料（特別是碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）的功率器件和鐵基納米晶體軟磁材料）的發展使DAB-IBDC在從功率變換系統中消除笨重和沉重的線頻變壓器是可行的[38]，[39]。因此，DAB-IBDC重新獲得了眾多研究者的關注。

到目前為止，關于DAB-IBDC的研究主要集中在以下幾個方面：基本特征，控制策略，軟開關解決方案和變體，以及硬件設計和優化。鑒于這一研究現狀，本文將給出關于DAB-IBDC的概述。在此基礎上，將討論DAB-IBDC在高頻鏈路功率變換系統中的典型應用以及未來的發展趨勢。

本文按照如下進行組織。第二節介紹了DAB-IBDC的基本特征研究。第三節分析了控制策略中具有代表性的部分，它們是DAB-IBDC的控制方法中研究最廣泛的部分。第四節討論了軟開關解決方案和變體。第五節討論了硬件的設計和優化。第六節分析了DAB-IBDC在高頻鏈路功率變換系統中的幾種典型應用方案。最后，第七節討論了設計建議和未來趨勢。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的双主动桥隔离双向DC-DC变换器（一）摘要、引言的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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