刘秀群，王润新



基于GSSA的双有源桥双向DC-DC变换器建模与分析

刘秀群，王润新

（上海海事大学物流工程学院，上海 201306）

由于双有源桥双向DC-DC变换器电感电流在一个周期内波动很大，采用传统状态空间平均法对其进行小信号建模不符合“小纹波”假设，本文采用一种常用于谐振变换器建模的广义状态空间平均法（Generalized State-Space Averaging, GSSA）来对双有源桥双向DC-DC变换器进行建模。首先介绍了基于傅里叶变换的广义状态平均法，然后根据变换器的时域状态模型，以原电路变量的傅里叶级数系数为状态变量建立广义状态平均模型，求得控制到输出的传递函数，并设计了闭环控制器。最后在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型，仿真结果表明，利用该模型设计的闭环控制器可使变换器输出稳定电压。

双向DC-DC变换器 广义状态空间平均 小信号建模

0 引言

双有源桥双向DC-DC变换器(Dual Active Bridge Bidirectional DC-DC Converter,以下简称DABBDC)广泛应用于电动汽车、光伏发电等具有能量双向流动的储能系统中[1]。DABDC因其高可靠性、高能量密度、高传输效率和软开关易实现等优点[2-3]，使得国内外专家学者对此做了大量分析和研究。为保证系统工作稳定，需设计良好的控制策略，而建立变换器精确的数学模型对控制器的设计具有重要意义。

在开关变换器建模方面，常用的方法有状态空间平均法、等效电路法和采样数据建模法。文献[4]采用离散建模的方法建立了DABBDC的小信号模型，设计了双闭环控制器并且在数字自动控制系统中进行了验证。状态空间平均法把开关电路等效为线性、时不变的连续电路，建模过程中忽略了纹波的影响，而DABBDC中的电感电流在一个周期内波动很大，应用状态空间平均法需对模型进行降阶处理，降低了模型的精确度[5]。……