电力系统84丨电力系统装备2023.6ElectricSystem2023年第6期2023No.6电力系统装备ElectricPowerSystemEquipment在包含光伏、燃料电池等直流源荷并网的直流系统[1]中，网侧母线电压较为恒定，而源侧或负荷侧直流端口运行电压范围较宽，为实现系统整体高效运行，需要适应宽电压运行范围的直流变换器。双有源桥（DualActiveBridge，DAB）变换器具有高功率密度等特点[2]，但其存在宽电压范围运行效率较低的局限[3]。在需要优化电流有效值同时兼顾ZVS的情况下，两电平结构也难以同时实现多个优化目标。为解决上述问题，可引入三电平结构，即在DAB高压侧采用三电平半桥和两电平半桥的混合结构，从而引入中间零电压电平。文献[4]提出了三电平中点箝位式直流变换器拓扑，使其实现较宽的工作范围和较小的电流有效值。与传统的两电平DAB相比，多级DAB提供了更多的控制自由度，从而便于对各个开关器件的开关电流进行精确的控制。本文在DAB一次侧引入T型半桥，提出一种适用于宽电压运行场景的单T型半桥DAB直流变换器。基于T型半桥DAB中点电压自平衡的控制方式，对该拓扑结构和工作原理进行分析，提出四自由度控制算法并利用开关函数构造出传输功率和电感电流均方根值的数学模型，推导出单T型DAB的不同工作模式，为后续效率优化控制研究做好铺垫。1拓扑结构本文所提单T型半桥DAB变换器（SingleT-typeHalf-bridgeDABConverter，ST-DAB）拓扑如图1所示。输入侧由一个Ｔ型桥和一个全桥组成，通过电感和变压器与输出侧相连，输出侧电路与DAB副边侧相同。ST-DAB包括10个开关器件、1个高频变压器以及3个电容。由于引入T型半桥，原边侧的交流端口电压uab（t）可产生3种电平：0、±u1/2和±u1。副边侧的交流端口电压ucd（t）可产生两电平0和±u2。由于增加了u1/2电平，ST-DAB多了一个额外的控制变量，即u1/2的占空比，从而能更灵活地控制电感电流iL（t），增强变换器的宽电压范围适应能力。Q2V2Q3Q4n∶1Q1V1/2C1S1L1TS2C2C3S3abcdS5S6S4V1/2O图1单T型半桥DAB变换器2工作原理为了保证变换器中点电压偏移较小，ST-DAB的10个功率开关管驱动脉冲两两互补，即S1和S3脉冲互补，S2和S4脉冲互补，S5和S6脉冲互补，Q1和Q2脉冲互补，Q3和Q4脉冲互补。ST-DAB各驱动信号和工作波形如图2所示。其中，T为半开关周期，满足T=1/2fs，fs为开关周期。由文献[5]可知，对于采用固定占空比调制方式，为了保证变换器中点电压偏移较小，可通过控制输入电容在一个开关周期内充放电量相等，从而实现...
