Multiobjective Optimization for Dual Active Bridge Converter Under Variable-Frequency Single-Phase-Shift Modulation

Haoyuan Jin

doi:10.1109/TPEL.2025.3617657

Multiobjective Optimization for Dual Active Bridge Converter Under Variable-Frequency Single-Phase-Shift Modulation

2025-10-03

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DOI：10.1109/TPEL.2025.3617657

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双有源桥（DAB）变换器在高功率应用中充当直流变压器。效率和功率密度是DAB变换器的重要优化目标，受调制策略、变换器参数、磁组件设计等因素影响。变频（VF）单相移（SPS）调制已被用于提高轻载效率，适用于输入和输出母线电压保持恒定的场景。然而，在此调制策略下，变换器参数和磁组件的优化程度较低。本文提出了一种在VF SPS调制下的DAB变换器多目标优化方法。为确保额定功率和轻载零电压开关（ZVS），在考虑非理想性的同时确定了电感和开关频率的设计范围。在特定调制策略下，采用Pareto优化进行磁组件设计，以平衡效率和功率密度。最后，在不同负载下优化开关频率以提高效率。开发了一台6.4 kW DAB样机进行实验验证，结果表明多目标优化是合理的。与传统的SPS调制相比，优化后的VF SPS调制的实测效率在全负载和20%负载条件下分别提高了1.7%和1.2%，证明了所提出优化方法的有效性。

Keyword:

Dual active bridge (DAB)

magnetic component

multiobjective optimization

variable-frequency (VF) modulation

zero-voltage-switching (ZVS)

Multiobjective Optimization for Dual Active Bridge Converter Under Variable-Frequency Single-Phase-Shift Modulation

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