Бурный рост преобразовательной техники на основе использования MOSFET- и IGBT-транзисторов, применение вместо кремния приборов на основе карбида кремния и нитрида галлия повысили рабочие частоты преобразования до 100 кГц, что позволило существенно повысить качество и надежность работы преобразователей при существенном снижении их массогабаритных показателей. Повышение качества работы стало возможным совершенствованием топологии и схемотехники, что привело к созданию сетей постоянного тока, связанных с помощью DC/DC-конверторов типа DAB (Dual Active Bridge).
Целью статьи является анализ энергетических показателей мостовых преобразователей DAB, анализ их моделей применительно к установившимся и переходным режимам. В литературе [1–5] приведены данные по приборам, преобразователям и их энергетических показателях. В [6] дана ссылка на схемы модульных DAB, последующая многочисленная литература используется для анализа топологии и моделей преобразователей в установившихся и переходных режимах и подтверждает актуальность изучения энергетики и динамики DAB.
Преобразователь с принудительной коммутацией ПН может быть представлен как источник переменного напряжения, где амплитуда, фаза и частота могут управляться независимо друг от друга. В установившемся режиме вектора напряжений и токов могут быть представлены в виде векторной диаграммы (рис. 1) [15].
Напряжение на входе ПН равно:
где mшим – коэффициент модуляции;
Ud – напряжение выхода ПН;
ω – круговая частота;
θ – фаза напряжения.
Полная мощность ПН в точке связи с сетью может быть определена как:
Энергетические показатели преобразователей напряжения (ПН) достаточно освещены в [1, 2]. Применение ПН и преобразователей тока (ПТ) рассмотрено в [3–5], а их реализация приведена в [6–8].
Пренебрегая потерями в трансформаторе (реакторе), запишем выражения для вычисления активной и реактивной мощности преобразователя:
δ – угол между напряжением системы UL и напряжением преобразователя Uv.