隨著新能源的崛起，DAB電路再次成為焦點，電子變壓器在雙向DC-DC變換器DAB電路中扮演何種關鍵角色？浙江大學王正仕副教授為你解答。

雙向DC-DC變換器技術，特別是DAB（雙有源橋）電路，自十年前便吸引了業界的廣泛關注。盡管其原理清晰明了，但受限于早期的應用需求，其推廣并未廣泛展開。

然而，隨著新能源領域的蓬勃興起，DAB電路再次成為焦點，并逐漸發展成為研究的重要方向。在這一進程中，電子變壓器作為DAB電路的核心組件，發揮了重要的作用。

磁專委委員、浙江大學王正仕副教授

01.電子變壓器在DAB電路中的作用

DAB電路由兩個通過電子變壓器磁耦合的全橋變換器（即H橋）構成。這些H橋電路通過電子變壓器實現電氣隔離和能量傳遞。功率器件能精確控制兩個H橋中的開關狀態，實現對電路的有效調控，而電子變壓器則在這一過程中發揮著不可或缺的作用。

在電氣隔離方面，DAB電路中的電子變壓器不僅確保了兩個直流電壓源之間的安全隔離，還通過調整其變比關系，可以靈活地調整輸出電壓，從而使電路能夠適應更寬的輸入和輸出電壓范圍，提高了系統的靈活性和適應性。

在能量傳遞過程中，當H橋中的開關狀態發生變化時，電子變壓器中的磁場能量也會相應變化，從而實現能量的傳遞。電子變壓器的性能直接影響能量傳遞的效率和穩定性，以及系統的整體性能，因此，其選擇和設計至關重要。

02.DAB電路面臨的挑戰與解決方案

如圖1這種復雜的裝置，其核心就是電力電子學中的一個簡單開關。

圖1

該電路的工作控制可以通過調節兩個方波的移相角來實現對電流或功率的控制。然而，在實際應用中，該電路可能會面臨效率降低或電流過大的問題。特別是在兩側電壓不匹配的情況下，電路中可能會出現能量循環，導致電流過大，進而影響電路的穩定性和效率。

為了解決這個問題，工程師對電路進行了改進，引入了多重移相技術。通過在H橋的一相中增加移相電子變壓器，不僅可以實現左右兩側的移相，還可以實現左側或右側內部的移相。這種電子變壓器多重移相技術有效地減小了電流的有效值和峰值，從而提高了電路的效率。

03.DAB電路的優勢與劣勢

DAB電路以其獨特的雙向能量傳遞能力和廣泛的電壓適應范圍，在新能源領域展現出了顯著的優勢。

隨著新能源汽車、光伏和儲能等行業的蓬勃發展，對DC-DC變換器的需求日益多樣化，DAB電路憑借其雙向傳遞能量、寬電壓范圍適應性以及簡潔的控制策略，迅速在這些領域找到了廣泛的應用空間。

這一趨勢不僅推動了新能源技術的革新，還促進了電子變壓器產品技術的進一步發展，包括新型磁性材料的研發、電子變壓器產品結構的優化以及電子變壓器產品制造工藝的改進。

然而，DAB電路也面臨著一些挑戰。由于它通常使用MOS管作為開關器件，當電路出現反向恢復現象時，MOS管可能無法正常工作，這會影響電路的穩定性和可靠性。

此外，雖然DAB電路在電感與電子變壓器電流的多段整型方面展現出新的應用潛力，但其效率相較于某些其他電路（如LLC）仍有待提高。特別是在電壓不匹配的情況下，DAB電路可能會出現電流過大、關斷損耗增加以及無功循環增大等問題，這些都需要通過技術創新來加以解決。

展望未來，隨著新能源領域的蓬勃發展與DAB技術的持續精進，電子變壓器行業正迎來前所未有的創新浪潮與發展契機。我們相信，未來的電子變壓器產品將實現更高效能、更高可靠性，成為新能源領域高效運行與可持續進步不可或缺的基石。DAB電路也將充分利用其獨特的優勢，成為新能源領域創新與迭代的重要推手。

文章整理自中國電源學會磁技術專業委員會委員、浙江大學王正仕副教授，在第11屆功率變換器磁性元件聯合學術年會的演講——《新能源雙向變換器(PCS)和工作模式》

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審核編輯 黃宇