3.1　DAB变换器调制技术优化方法

对多自由度调制而言，由于控制自由度高，存在许多个控制变量组合D=（Dss，Dp0，Ds0）使得变换器的传输功率达到设定值pset，但是不同的控制变量（Dss，Dp0，Ds0）对应的变换器效率不同。以变换器在工作模式4和工作模式6（详见图2-13）的对比为例，图3-1给出了DAB变换器在这两种情况下的工作波形，其中Pn，t为0.24，电压传输比M为0.5。由图3-1可知，在端口电压和传输功率相同的情况下，DAB变换器在工作模式6中产生的电感电流有效值和电流应力大于工作模式4中的结果。因此，工作模式6中开关器件的导通损耗和磁性元件铜损更大，效率更低。因此，为了降低DAB变换器工作时的损耗，提升整体效率，需要对调制环节进行优化。

图3-1　Pn，t=0.24、M=0.5时，模式4与模式6的工作波形对比

（a）工作模式4；（b）工作模式6

一般而言，可将DAB变换器调制技术的优化问题抽象为如下优化问题：

式中，pset为传输功率的设定值，fLoss（D）为损耗函数，Bj（D）表示工作模式j的定义域范围（详见图2-13）。优化式（3-1）中Pn，t（D）=pset是关于传输功率的等式约束，而D∈Bi（D）则是关于工作模式的不等式约束；上述两个约束条件表示D的可行域是工作模式j中传输功率为pset的控制变量（Dss，Dp0，Ds0）的集合。DAB变换器调制环节的优化过程中，由于传输功率是控制变量（Dss，Dp0，Ds0）的多项式函数，含有二次项，故优化问题（3-1）的可行域是非凸的。

本章主要关注变换器的导通损耗，因此fLoss（D）选择为电感电流有效值。考虑到导通损耗总是与成正比，而相比于将Irms作为目标函数，直接对进行处理可以减少运算量。因此，。优化问题（3-1）的解，记为Dopt=（Dss，opt，Dp0，opt，Ds0，opt），称为电流优化调制策略，或电感电流最优化调制策略。图3-2（a）为工作模式1的定义域中所有满足Pn，t=0.6的控制变量（Dss，Dp0，Ds0）的集合以及电流有效值分布情况；图3-2（b）为工作模式4的定义域中所有满足Pn，t=0.2的控制变量（Dss，Dp0，Ds0）的集合以及电流有效值分布情况。如图所示，可行域的图形均为非凸的曲面，图中颜色刻度表示I2n，rms。

图3-2　给定传输功率时，控制变量（Dss，Dp0，Ds0）的集合及电感电流有效值分布

（a）工作模式1，Pn，t=0.6；（b）工作模式4，Pn，t=0.2