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双向隔离式的DC-DC变换器在电动汽车、航空航天以及分布式发电等领域有着广泛应用,尤其在快速发展的直流微网中,较高电压的隔离型大功率DC-DC变换器的需求日益增长。本论文选择双有源桥变换器作为双向隔离式DC-DC变换器的拓扑结构,该结构具有工作效率高、功率密度大等优点,较之以LLC谐振实现高频隔离的方式,双有源桥系统可适合更大功率的传输,同时本论文进一步采用新一代半导体材料SiC器件来设计和试制双有源桥变换器样机,开展实验,研究测试SiC器件对于系统性能提升的效果。论文首先对双有源桥变换器的研究现状与发展趋势进行了研究与总结,概括讨论了目前的SiC器件的特性及其与Si器件间的对比,及其应用在双有源桥上的适用性,由于现阶段的SiC MOSFET商用器件的开关损耗较之Si MOSFET较大,系统设计仍需软开关方式避免过高开关损耗,而充分利用SiC的低导通损耗的优势来提升系统效率。继而对本论文所设计试制的双有源桥变换器,基于移相控制的策略与工作原理进行了详细讨论,着重分析了其能量传输原理与软开关实现方式,并通过仿真验证理论分析结果。然后本论文对双有源桥变换器系统进行了建模,推导出了系统的平均模型和小信号模型,并根据小信号模型推导出了系统的传递函数。然后利用得到的传递函数,对双有源桥变换器的系统性能进行了分析,并基于系统特性设计了由输出电压、电感电流组成的双闭环的控制器,通过仿真验证了控制器设计的合理性。接着本论文进一步分析了双有源桥变换器在较大大功率应用时采用交错并联结构的优势、实现方案与控制方法,并通过仿真加以验证。本论文的第二部分工作是基于SiC器件的10kW,双向800V的双有源桥变换器样机的系统设计、硬件设计方案及样机试制与试验。基于系统设计的器件选型,提出了基于SiC与Si器件的双有源桥系统效率的公平对比分析方法,证明了基于SiC器件的系统效率提升。硬件设计主要包括开关器件、滤波参数、高频变压器和电感、SiC MOSFET驱动电路、信号采样与调理电路,并通过合理的设计减少寄生参数对EMI的影响。最后,根据设计方案完成了双有源桥变换器的样机试制,进行了开环与闭环动态性能测试以及效率测试,检验了双有源桥变换器的理论分析以及硬件设计的合理性。