文 献 综 述
1 课题研究背景及意义
由于传统能源的大量使用，人类逐渐面临非可再生资源逐渐枯竭以及全球气候变暖等一系列环境问题，生态平衡遭到严重破坏，可持续发展收到了严峻挑战。为此，新能源的开发与利用备受关注。文献[1]指出，新能源具有分布不均匀与间歇性的特点。因此，利用新能源进行发电的过程中，保持发电系统的连续性与稳定性至关重要。文献[2-3]指出，建立可靠的储能系统可以有效地解决新能源发电的电能质量问题。
储能系统可以改善系统效率、抑制功率波动，但目前仍有许多问题需要解决。由于储能装置均为直流源，传统的供能方式下必须通过一级DC/AC变换器才能接入交流电网进行输配电；此外，为了满足用户侧设备的电能需求，又需通过一级AC/DC将交流配电网的电能接入用户侧，在转化过程中有大量的电能损耗。采用直流配电技术可以减少变换器的使用数量，以优化配网结构和效率。因此，随着电力电子技术的发展，直流配电技术开始备受关注。然而，直流配电网相较交流配电网而言，较难实现电压的变换与电气隔离，故安全可靠的隔离型直流变压器的设计至关重要。此外，文献[4]指出，充电电流的纹波较大会导致电池寿命的降低。文献[5-6]介绍了一些新型储能装置，如超导储能[5]、超级电容器[6]等，其寿命依然受到充电电流纹波大小的限制。因此，如何降低电池侧充放电电流的纹波成为热门话题。
2 研究现状
由于电压等级的要求，通常在电池侧和电网侧之间需要进行电气隔离。隔离型双向直流变换器是通过电力电子器件将直流电转化为高频电能，再通过高频变压器实现电压变换和电气隔离。若要借助直流配电网实现新能源发电系统向用户侧的供配电，需要考虑新能源的间歇性以及用户端的负载波动，因此需要具备主动、安全可靠和双向的潮流控制能力。双向正激变换器[7]和双向反激变换器[8]具有结构简单、成本低的优点，但开关管所承受的反向电压较高，且前者电路需要解决单向磁化的问题，故均只适用于低压的场合。文献[9]指出，双向推挽变换器有双向激磁电流，功率较前者而言较大，但开关管所承受的最大反向压降仍较大，适用于中小功率的场合。文献[10]指出，双向半桥变换器中，开关管所承受的最大反向压降较前三者小，但钳位电容的设计较为复杂。文献[11]指出，双向全桥变换器中，开关管的电流和电压应力均较小，设计简单，具有高功率密度、低纹波、双向潮流控制能力，适用于大功率场合。
双有源全桥（dual active bridge, DAB）是美国学者R.W.De Doncker于1991年提出的一种拓扑结构，其组成结构有直流源、无源网络、2个桥式电路和隔离变压器等[12]。根据电路有无串联谐振电容，双有源全桥电路可以分为串联谐振型DAB变换器[13]和移相控制型DAB变换器[14]。串联谐振型双有源桥（series resonant dual active bridge, SRDAB）如图2.1所示，在移相控制型DAB的基础上串联一个谐振电容，与漏感串联的谐振电容谐振，从而获得较高的效率和较好的动态性能[13]。但由于谐振频率的限制，为满足软开关要求，其工作在不同频率下对应的谐振电容不同，设计较为困难。
图2.1 串联谐振型双有源全桥变换器
而移相控制型DAB结构简单，软开关实现简单的特点[14]，因而使今年来研究较多的一种典型的双向变换器。但这类变换器仍存在环流损耗大、轻载下难以实现软开关的缺点[15]，且低压侧电流纹波较以及滤波电感的体积较大。移相控制型DAB拓扑结构如图2.2所示。
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