双主动桥隔离双向DC-DC变换器（七）设计建议及未来趋势、总结

为了帮助自己和大家对双主动桥隔离双向DC-DC变换器有一个初步了解，将翻译一篇发表于IEEE on Power Electronics的高引用综述。无其他用途，仅学习交流用。

首先感谢原文作者给予的宝贵的学习机会。

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

VII 设计建议及未来趋势

A 设计建议

根据前面的分析，HFLPCSs中DAB-IBDC的一般设计程序和建议如图 21所示。给出了拓扑结构的选择是第一步，控制方法的优化是第二步，参数的设计是第三步，选择功率器件是第四步，磁性元件的设计是第五步，硬件结构的优化是最后一步。

从第一节的分析来看，HFLPCS中使用最广泛的转换器仍然是图 2中典型的DAB-IBDC。所以这里以BESS的DAB-IBDC为例来介绍设计建议。

在DAB-IBDC的控制方法中，TPS控制是最难实现的，目前也没有统一的实现标准。在EPS控制中，当电压转换状态或潮流方向发生变化时，应改变两桥的工作状态。在SPS控制中，效率、ZVS范围等都存在缺陷。因此，在工程应用中，DPS控制可能是实现难度和性能的相对最优方法。

在参数设计中，输入输出电压V1和V2，变压器匝数比n，辅助电感L（包括变压器漏感）以及开关频率fs是应确定的主要参数。通常，输入和输出电压是由特定的应用程序决定的。例如，在第六节讨论的BESS中，输入电压由双向直流-交流变换器控制，以减少谐波和提高功率因数，直流电压为连接到220-V/50-Hz交流电网的直流-交流变换器通常限制在350-450V，标准值为380或400V[145]。输出电压由使用过的蓄电池系统决定，通常由6或12V系列电池组成，标准值分别为48,192,240V等。变压器匝数比n应与DAB-IBDC的电压转换比相匹配，以降低循环电流，提高效率。因此，在实际系统中，输入输出电压电平和变压器匝数比通常由特定的应用决定。

辅助电感L和开关频率fs直接影响DAB-IBDC的传输功率、峰值电流和RMS电流。为了确保安全可靠的运行，L和fs的设计必须满足以下要求：1）传输功率能达到所需的最大负载功率；2）部件的电流应力始终保持在可承受范围内；3）组件的当前均方根值始终保持在可承受范围内。此外，L和fs的设计还必须考虑优化效率和功率密度。

在选择功率器件时，建议采用宽禁带功率器件来提高效率和功率密度，尤其是在HFL PCS中，而SiC/GaN功率器件可能是解决HF-IBDC应用瓶颈的关键。在设计磁性元件时，建议采用铁基纳米晶材料，以提高效率和功率密度。

在设计硬件结构时，将辅助电感和变压器集成到单个模块中是一种推荐的方法，并推荐模块化和即插即用的硬件结构提高DAB-IBDC的功率密度、灵活性和可靠性。

B 未来趋势

鉴于上述DAB-IBDC的研究现状，到目前为止，世界上的许多研究都集中在基本特征、拓扑结构和软开关解决方案、控制策略以及硬件设计与优化等方面。

今后，基于SiC/GaN功率器件的DAB-IBDC的设计和性能优化，以及DAB-IBDC用于HFL PCS的系统级解决方案将是趋势，进一步的关键问题可能是：1）基于SiC/GaN功率器件的DAB-IBDC拓扑结构、电气参数和控制策略的电气优化设计方法，以充分利用它们的高温、高频和低损耗特性；2）基于SiC/GaN功率器件的DAB-IBDC机械优化设计方法，进一步提高HFL PCS的效率、功率密度、模块化和可靠性；3）以DAB-IBDC为核心电路的高效、高功率密度的多功能、模块化、智能HFLPCS解决方案；4）基于DAB-IBDC的智能HFL PCS的智能功率、电压和故障控制管理方法。

VIII 结论

广泛认为DAB-IBDC是下一代HFLPCS的核心电路，具有广阔的市场前景。本文综述了DAB-IBDC的研究现状、发展史，还介绍了DAB-IBDC的研究必要性，并对基本表征、控制策略、软开关解决方案和变体以及硬件设计和优化等方面的研究课题进行了全面的回顾和分析。在此基础上，在世界范围内给出了几种典型的DAB-IBDC用于HPLPCS的应用方案。此外，本文还提出了一些设计建议和未来的发展趋势。随着固态半导体、磁性和电容材料以及微电子技术的最新进展，预计大规模实际使用DAB-IBDC用于HFLPCS。而在未来，基于先进功率器件的DABIBDC的设计和性能优化，以及DAB-IBDC对HFLPCS的系统级解决方案将是趋势。

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