DAB的工作原理基于兩個有源橋的控制策略，通過控制從直流側到交流側的功率傳輸，實現(xiàn)高效率的功率轉換。在DAB中，兩個橋的占空比通常保持在50%，功率流動是通過改變兩個電橋之間的相位即相移(phase shift)而實現(xiàn)的。DAB的控制策略主要包括以下幾個方面：相移控制：通過改變兩個電橋之間的相位差，控制功率的流向和大小。電流控制：通過控制電橋的占空比，控制電流的大小和方向。電壓控制：通過控制電橋的輸出電壓，控制負載的電壓。頻率控制：通過控制電橋的開關頻率，控制輸出電壓的波形。

雙有源橋模態(tài)是指在DAB中，兩個有源橋的輸出電壓和電流都是正向的，即兩個橋的輸出功率方向相同。這種模態(tài)下，DAB的效率最高，但是實現(xiàn)起來比較困難。目前，實現(xiàn)雙有源橋模態(tài)的方法主要有以下兩種：直接控制法：通過控制兩個電橋之間的相位差，使得兩個電橋的輸出電壓和電流都是正向的。這種方法實現(xiàn)簡單，但是需要精確的相位控制，對控制器的要求較高。間接控制法：通過在DAB中添加一個輔助電路，控制兩個電橋之間的電壓差，從而實現(xiàn)雙有源橋模態(tài)。這種方法實現(xiàn)復雜，但是對控制器的要求較低。

雙有源橋模態(tài)是DAB的一種高效控制策略，可以提高DAB的效率和性能。但是實現(xiàn)起來比較困難，需要根據(jù)具體應用場景選擇合適的實現(xiàn)方法。本文介紹了DAB的控制策略和雙有源橋模態(tài)的實現(xiàn)方法，希望能夠對讀者了解DAB的工作原理和應用有所幫助。DAB作為一種高效的隔離式雙向DC-DC變換器，具有廣泛的應用前景，未來將在更多領域中得到應用。

DAB(Dual Active Bridge，DAB)型的雙向AC-DC變換器，具有電路結構簡單、控制容易等優(yōu)點。傳統(tǒng)的DAB型雙向AC-DC變換器通常采用移相調制策略，難以實現(xiàn)全范圍軟開關，開關損耗大，效率難以進一步提升。針對該問題，本文提出了一種基于臨界電流模式(Boundary Current Mode，BCM)的調制策略，將移相和調頻結合，實現(xiàn)所有開關管的零電壓開通，減少了開通損耗。DAB控制策略?(Dynamic Application Behavior Control Strategy)是一種對應用程序行為進行全面監(jiān)控和控制的策略，旨在確保應用程序符合預設的規(guī)則和要求。其核心目的是優(yōu)化資源使用、提升系統(tǒng)性能和用戶體驗。

?全面監(jiān)控和控制?：DAB控制策略對應用程序的行為進行全面監(jiān)控和控制，確保其符合預設的規(guī)則和要求。例如，限制應用程序對計算資源的使用、限制對網(wǎng)絡帶寬的占用、阻止不必要的后臺任務等?1。動態(tài)調整?：根據(jù)應用程序在運行期間的行為和特征，動態(tài)地調整控制策略，以更好地優(yōu)化資源的使用。例如，根據(jù)應用程序負載的波動動態(tài)調整資源分配，根據(jù)網(wǎng)絡活動情況動態(tài)調整帶寬控制策略等?1。

?自動適應?：根據(jù)系統(tǒng)的實時性能以及應用程序的需求，自動適應控制策略，以提供最佳的用戶體驗。例如，動態(tài)調整應用程序的資源分配，根據(jù)處理能力和響應時間自動調整帶寬占用的優(yōu)先級等?1。

DAB控制策略在多個領域中都有重要應用：

?云計算環(huán)境?：通過DAB控制策略優(yōu)化云計算資源的使用效率，提升整體系統(tǒng)性能?1。

?移動應用?：通過DAB控制策略優(yōu)化移動應用的性能和用戶體驗，提升響應速度和應用流暢度?1。

?物聯(lián)網(wǎng)設備?：通過DAB控制策略優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)設備的管理和性能，確保設備的穩(wěn)定運行和高效資源利用?1。

?分析應用程序的特點和目標?：確定需要控制的行為和資源需求。

?設計控制規(guī)則?：基于應用程序的目標和需求，設計控制規(guī)則和規(guī)則集，用于指導DAB控制策略的實施。

?嵌入監(jiān)控和控制機制?：在應用程序中嵌入監(jiān)控和控制機制，用于實時獲取應用程序行為和資源利用情況，并根據(jù)設計的規(guī)則進行調整。

?持續(xù)監(jiān)測?：持續(xù)監(jiān)測應用程序的運行狀態(tài)，根據(jù)實際情況動態(tài)調整控制策略?1。

常用的BDC變換器有Buck-Boost、Cuk、Sepic- Zeta、正激、反激、半橋、全橋等多種拓撲類型。其中，雙有源全橋(Dual Active Bridge, DAB)變換器具有拓撲結構對稱、雙向功率傳輸、電氣隔離、寬軟開關范圍、高功率密度和易于控制等優(yōu)點，被普遍認為是雙向高頻功率轉換中最有前途的功率變換器，已廣泛應用于各種能量變換場合。將DAB應用于電動汽車驅動控制是一個頗具發(fā)展前景的選擇[11-13]。

將DAB變換器置于電動汽車動力電池與電機逆變器之間，可以根據(jù)電機實時轉速動態(tài)調節(jié)系統(tǒng)直流母線電壓，提升電機驅動系統(tǒng)的能量變換效率。然而，同時也將面臨兩大挑戰(zhàn)：①電機驅動系統(tǒng)直流母線電壓的大范圍變化會引起DAB變換器輸入輸出電壓不匹配，導致其電流應力劇增、軟開關丟失、損耗增加等問題并降低系統(tǒng)效率;②電動汽車行駛時反復的加減速及制動操作，巨大能量的釋放與回收過程不僅要求DAB變換器能承受高電壓、大電流沖擊，還要求DAB具有較快的動態(tài)響應速度。因此，降低電流應力和提高動態(tài)響應性能是DAB應用于電動汽車電機驅動系統(tǒng)時需要解決的兩大關鍵問題。

對于電流應力問題，DAB電流應力的大小與其移相調制策略有關，其電流應力的最小點可以近似認為是效率的最高點，因此可以通過對電流應力的優(yōu)化實現(xiàn)對效率的優(yōu)化[14]。

DAB常用的移相調制策略有單移相(Single Phase Shift, SPS)、擴展移相(Extended Phase Shift, EPS)、雙重移相(Double Phase Shift, DPS)和三重移相(Triple Phase Shift, TPS)等。SPS調制通過改變左右H橋輸出電壓間的相位差來調節(jié)傳輸功率大小和方向，實現(xiàn)簡單，但是由于只有一個控制自由度，當DAB輸入輸出電壓不匹配時，其電流應力將顯著增大并丟失軟開關特性，導致系統(tǒng)效率降低。EPS調制在單側橋內添加額外的內移相角，擁有2個控制自由度，可以拓寬DAB的軟開關范圍、減小電流應力和回流功率，但是其正反兩方向功率傳輸特性不同，電流應力優(yōu)化算法也不一致，在功率傳輸方向切換時需要同步改變驅動信號，應用不 便[15-17]。DPS調制在雙側H橋同時增加內移相角，同樣擁有2個控制自由度，在能量雙向傳輸場合無需切換控制信號，且功率調節(jié)范圍更寬，更適合于功率傳輸方向頻繁切換的電機驅動控制應用[18-20]。TPS調制則在DPS調制的基礎上可以控制兩個內移相角的大小不相等，擁有3個控制自由度，能夠獲得更優(yōu)的電流應力優(yōu)化效果，但是其計算與優(yōu)化過程過于復雜[21-24]。本文選擇DPS作為DAB的移相調制策略。

DPS調制策略下，傳輸相同的功率存在無窮多種移相組合方式，不同組合方式的電流應力并不相同，尋找最小電流應力的過程即為電流應力優(yōu)化。

傳統(tǒng)電流應力優(yōu)化一般采用分步法，將各個模態(tài)下的電流應力和功率方程聯(lián)立并求導計算，最終獲得最佳移相比。這種方法雖然能夠求解出最佳移相比并降低電流應力，但是求解過程復雜且計算量較大，不利于工程應用[14]。固定輸出功率下尋找最小電流應力的過程屬于等式約束下的最優(yōu)化求解問題，因此，可借助拉格朗日乘數(shù)法(Lagrange Multiplier Method, LMM)進行求解[25]。區(qū)別于傳統(tǒng)電流應力優(yōu)化方法，這類方法具有計算量小、計算過程簡潔的優(yōu)點。

對于動態(tài)響應性能問題，DAB變換器的動態(tài)響應性能取決于其具體控制策略。常用的控制策略有傳統(tǒng)的PI控制[11]、負載電流前饋(Load Current Forward Feed, LCFF)控制[26]、滑?？刂啤⒛Ｐ皖A測控制(Model Predictive Control, MPC)[27-29]等。傳統(tǒng)PI控制具有實現(xiàn)簡單、適應性強等優(yōu)點，但是其參數(shù)整定困難、快速性和準確性有所欠缺;負載電流前饋控制能夠一定程度上提高DAB的動態(tài)響應性能;模型預測控制的動態(tài)控制性能更好、魯棒性強，是傳統(tǒng)控制策略的有效替代方案。

雖然模型預測控制已經廣泛應用于電機控制器、并網(wǎng)逆變器等變流器的控制中，但由于DAB采用的移相調制方法與常規(guī)變流器采用的脈沖寬度調制(Pulse Width Module, PWM)方法有所不同，模型預測控制應用于DAB的相關研究尚不多見。

國內外已有的DAB模型預測控制大多基于SPS調制策略，沒有應力優(yōu)化特性。文獻[27]提出了一種基于分組尋優(yōu)的模型預測控制方法，能有效降低占空比窮舉遍歷的計算量，然而該方法僅針對單移相調制進行分析，只有一個控制自由度。文獻[28]針對輸出并聯(lián)型DAB變換器動態(tài)響應慢及傳輸功率不均衡問題，提出一種模型預測控制策略及其功率均衡方法，該方法同樣僅針對單移相調制策略，無法對電流應力進行優(yōu)化。文獻[29]提出一種基于擴展移相(EPS)的輸出電壓模型預測控制與梯度下降算法的混合控制策略，實現(xiàn)了回流功率優(yōu)化，然而其控制方法不能直接用于DPS調制策略中，不適合于功率傳輸方向頻繁切換的電機驅動控制應用場景。總之，上述關于DAB的模型預測控制相關研究要么不能處理DAB電流應力優(yōu)化問題，要么不適合于電動汽車功率變換場景，亟待進一步深入研究。