基于直接功率控制的双有源桥暂态直流偏置抑制策略

《基于直接功率控制的双有源桥暂态直流偏置抑制策略》是一篇聚焦于电力电子变换器领域的研究论文，旨在解决双有源桥（Dual Active Bridge, DAB）在运行过程中出现的直流偏置问题。随着新能源技术的发展和电力电子装置的广泛应用，DAB因其高效率、高功率密度等优势，在直流微电网、电动汽车充电系统以及储能系统中得到了广泛关注。然而，由于DAB结构中存在变压器的磁芯饱和风险，直流偏置现象可能引发系统不稳定甚至设备损坏，因此如何有效抑制直流偏置成为研究的重点。

本文提出了一种基于直接功率控制（Direct Power Control, DPC）的暂态直流偏置抑制策略。传统的控制方法通常依赖于电压环或电流环来调节系统状态，但在某些工况下难以快速响应直流偏置的变化，导致系统性能下降。相比之下，直接功率控制能够直接根据瞬时功率进行调节，具有更快的动态响应速度和更高的控制精度。该策略通过实时监测DAB的输入输出功率，并结合电压和电流信息，对系统的直流偏置进行动态调整。

论文首先分析了DAB的工作原理及其在运行过程中产生直流偏置的原因。DAB是一种采用高频变压器实现隔离的双向DC-DC变换器，其工作原理基于移相控制。当系统处于不平衡状态时，如输入侧或输出侧的电压波动，会导致变压器磁芯中的磁通量不均衡，从而产生直流偏置。这种偏置不仅影响系统的稳定性，还可能导致变压器过热甚至损坏。

为了应对这一问题，本文设计了一种基于直接功率控制的控制算法。该算法通过计算瞬时有功功率和无功功率，结合电压和电流的瞬时值，对DAB的开关器件进行精确控制。这种方法能够快速检测到直流偏置的产生，并在最短时间内进行补偿，从而避免磁芯饱和的发生。同时，该策略还考虑了系统在不同负载条件下的适应性，确保在各种工况下都能保持良好的控制效果。

论文通过仿真和实验验证了所提出策略的有效性。仿真结果表明，与传统控制方法相比，基于直接功率控制的策略在抑制直流偏置方面表现出更优的性能。实验测试进一步验证了该策略在实际应用中的可行性，展示了其在提高系统稳定性和延长设备寿命方面的潜力。

此外，论文还探讨了该策略在不同应用场景下的适用性。例如，在电动汽车充电桩中，DAB常用于电池充放电过程，而直流偏置可能导致充电效率下降甚至安全隐患。通过引入基于直接功率控制的抑制策略，可以显著改善系统的运行性能，提高充电效率并保障设备安全。同样，在直流微电网中，该策略有助于维持系统电压的稳定，提升整体运行可靠性。

综上所述，《基于直接功率控制的双有源桥暂态直流偏置抑制策略》为解决DAB系统中的直流偏置问题提供了一种创新性的解决方案。该策略不仅提高了系统的动态响应能力，还增强了系统的稳定性和安全性。随着电力电子技术的不断发展，此类研究对于推动高效、可靠的电力变换系统发展具有重要意义。