双有源桥变换器通过调制优化进行效率优化一直是研究热点，本文从新的视角，系统研究其内在规律，并通过一系列创新方法推导出全局应力优化控制变量。
研究背景
双有源桥变换器因其具有结构对称、能量双向流动、电气隔离、功率密度高等优势，成为目前直流电能变换装备研究的热点。双有源桥变换器效率优化一直是其研究的难点与热点问题。其调制方法中三重移相为主流调制方法，三重移相调制虽然控制相对复杂，但其拥有三个控制自由度进而能更好进行优化控制，从而达到提升整体效率的目的。如何实现双有源桥变换器在全局效率优化是亟待解决的难题。
论文所解决的问题及意义
1、利用图形分析法从十二种工作模式中筛选出四种局部最优模式
（a）模式1.2简化等效为临界模式
（b）模式1.5简化等效为临界模式
（c）模式2.4简化等效为临界模式
图1 模式1.2、1.5和2.4均可简化等效为模式1.1
2、应力优化流程和局部最优模式中优化控制变量分析
对四种模式进行应力优化并对比分析优化结果，解析出这四种模式在不同功率段下优化变量间的规律；再次，基于此规律运用三角函数极坐标法推导出电流应力函数表达式及其优化控制变量函数表达式。
表1 应力单目标遗传优化（模式1.1）
图2 应力优化控制变量推导流程
3、全功率范围内全局最优工作模式的选择
通过定量分析和定性分析，在对比这四种模式在全功率区间的电流应力基础上，选择出各功率段上的最优模式和最优控制变量。
图3 k =0.8时四种工作模式的应力优化
表2-1 DAB降压条件下全功率内应力最优控制变量
表2-2 DAB降压条件下全功率内应力最优控制变量
本文深入研究其模式间规律以及模式内的优化控制变量间规律，清晰而系统推导出应力优化控制变量函数表达式，可实现双有源桥变换器在功率传输或电压波动下连续实时的应力优化控制。
论文方法及创新点
本文运用遗传算法进行应力优化，解析出各个模式的优化变量间规律。基于此规律，创新性地采用三角函数极坐标法推导出相应优化控制变量函数表达式。
首先，利用图形分析法从十二种工作模式中筛选出四种局部最优模式，这四种模式在不同功率区间内具备应力或有效值较低的特征；
其次，对四种模式进行应力优化并对比分析优化结果，解析出这四种模式在不同功率段下优化变量间的规律；
再次，基于此规律运用三角函数极坐标法推导出电流应力函数表达式及其优化控制变量函数表达式；
最后，通过对比这四种模式在全功率区间的电流应力，选择出各功率段上的最优模式和最优控制变量，从而实现全局应力优化控制。具体创新点包括：
1、通过对不同电压调整率k下的电流应力优化结果分析和对比，解析出四种局部最优模式在不同功率段下优化变量间的规律。
2、基于优化变量间规律，创新性地运用功率约束和三角函数极坐标法精确推导出应力最优控制变量函数表达式。对比这四种工作模式的电流应力，选出全功率范围内应力全局最优控制变量。
结论
1）在降压工况下正向和反向传输的全功率范围内：正向低功率段0＜P＜k2(1-k)模式1.1为全局最优模式，正向高功率段k2(1-k)＜P＜k/2模式1.4为全局最优模式；反向低功率段k2(k-1)＜P＜0模式2.1为全局最优模式，反向高功率段-k/2＜P＜k2(k-1)模式2.3为全局最优模式。
2）通过应力优化控制变量函数能够在功率P或电压调整率k波动条件下实现连续实时应力优化控制。三重移相应力优化控制使得DAB变换器效率较其他调制下的控制在全功率范围上有着整体提升，尤其在低功率段和两端电压不匹配度高情况下提升更为显著。
团队介绍
团队由国家“万人”计划领军人才湖南大学涂春鸣教授领衔，拥有电气-信息学科青年教师10余人，在校博士、硕士研究生80余人。主要致力于分布式能源与微能源网、电力系统电力电子装备、电能质量与高效利用等方面的研究,承担国家“973”、国家“863”、国家自然科学基金重点项目等基础理论与应用技术研究20余项，省部级及电网公司科技项目50余项。发表高水平学术论文300余篇，其中3篇入选“中国科协优秀科技论文遴选计划”；授权国家发明专利60余项，出版中文著作5部，参与编制能源互联网和分布式发电领域技术标准5项。获国家科技进步一等奖1项、二等奖2项，省部级科技进步一等奖8项、二等奖6项。
张来勇，博士研究生，主要研究方向为电力电子装置建模与控制、直流变换器优化和控制。
涂春鸣，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为电网新型调控技术与装备、分布式能源与微能源网、电能质量与高效利用。
肖凡，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向为电力电子技术在电力系统中的应用、电能质量与高效利用。
本工作成果发表在2025年第12期《电工技术学报》，论文标题为“双有源桥变换器电流应力的本征规律分析及其优化控制“。本课题为国家自然科学基金重点资助项目。
