新能源電力系統國家重點實驗室（華北電力大學）的研究人員，于德、付超、王毅、王彥旭、楊喆明，在2017年第24期《電工技術學報》上撰文指出，降低隔離型雙向直流變換器的回流功率以提高變換效率，對拓展隔離型雙向直流變換器在直流配電網中的應用具有重要意義。

首先，闡述雙移相控制的工作原理和變換器回流功率產生的原理，建立傳輸功率和電源側、負載側回流功率的數學模型，分析減小回流功率對減小電流應力、提高效率所起的作用。其次，提出一種最小回流功率移相控制方法。在傳輸相同功率的條件下，相比雙移相控制方法，該方法控制的功率運行點可實現回流功率最小。

最后，在所搭建的2kW實驗平臺上進行實驗驗證，結果表明，所提控制方法在不同工況下均能實現最小回流功率運行，從而有效地減小了電流應力及功率損耗，提高了效率。

直流配電網作為分布式電源和儲能裝置的理想接入方式，可以減少電能變換環節和濾波裝置，目前已經成為研究熱點[1-4]。隔離型雙向直流變換器（IsolatedBidirectional DC-DC Converter, IBDC）具有分布式、模塊化和即插即用的軟硬件結構[5-8]，作為直流配電網中各級母線間的接口電路，通過高壓端采用串聯技術提高電壓等級，低壓端采用并聯技術以提高功率等級，進而實現能量變換和電氣隔離[9-13]。

隔離型雙向直流變換器目前普遍采用移相控制的方式，主要有單移相（Single-Phase-Shift, SPS）[14,15]、拓展移相（Extended-Phase-Shift,EPS）[16,17]、雙移相（Dual-Phase-Shift, DPS）[18]和三移相（Triple-Phase-Shift, TPS）[19,20]四種控制方式。

單移相控制是IBDC使用最廣泛的算法[21,22]，該控制方式簡單，易于反饋調節，但只能通過調節單一變量控制系統的功率輸出，無法調節系統的回流功率、電流應力等特性。

與單移相控制相比，拓展移相控制不僅擴大了零電壓開通（Zero Voltage Switching, ZVS）操作范圍，同時也降低了電流應力，提高了效率，并提高了調節的靈活性[23]。雙移相控制下變換器的一、二次側橋的電壓轉換狀態和功率流動的方向相同。因此，相對拓展移相控制，雙移相控制更加容易實現，其動態性能更好[23]。

在傳統移相控制方法中，IBDC存在峰值電流過大、開關應力過大等缺點，大量回流功率是引起峰值電流過大、系統通路損耗增大、電能傳輸效率降低的主要原因。

為了克服上述缺點，文獻[24]提出了拓展移相控制下回流功率的概念和算法，并分析了不同的電壓轉換比k下回流功率的特性，通過減小回流功率，減小了電流應力和功率器件、磁性元件的損耗，提高變換器的效率。文獻[25]給出了拓展移相控制在k=1下最小回流功率控制算法。但是，IBDC在雙移相控制下回流功率的特性和控制方法還有待研究。

為了減小IBDC的回流功率和電流應力，本文分析了雙移相控制下IBDC的回流功率現象，建立了電源側、負載側回流功率的數學模型。在此基礎上，提出一種最小回流功率移相控制方法，給出了最小回流功率運行點。

圖1隔離型雙向直流變換器

圖9IBDC實驗平臺

結論

本文分析了雙移相控制下隔離型雙向直流變換器中存在的電源側回流功率和負載側回流功率。在此基礎上提出了一種最小回流功率移相控制方法。并在變換器傳輸功率不同工況下進行實驗，理論分析和實驗結果表明：

1）雙移相控制的等功率運行點的電流應力和峰值電流隨外移相角d2增大而增大。

2）最小回流功率點左側的雙移相控制的等功率運行點的回流功率隨著外移相角d2增大而減小，右側的雙移相控制的等功率運行點的回流功率隨外移相角d2增大而增大。

3）減小回流功率對電流應力的減小有顯著作用，但是將變換器的回流功率降低到最小無法將電流應力控制到最小。

4）在傳輸相同功率的條件下，相比雙移相控制方法，最小回流功率移相控制的功率運行點可實現源側、負載側回流功率最小，峰值電流和電流應力顯著減小，可減小變換器損耗，提高變換效率。