This paper presents a comprehensive and generalized analysis of the bidirectional dual active bridge (DAB) dc–dc converter using triple phase shift (TPS) control to enable closed-loop power regulation while minimizing current stress. The key new achievements are a generic analysis in terms of possible conversion ratios/converter voltage gains (i.e., Buck/Boost/Unity), per unit based equations regardless of DAB ratings, and a new simple closed-loop controller implementable in real time to meet desired power transfer regulation at minimum current stress. Per unit based analytical expressions are derived for converter ac rms current as well as power transferred. An offline particle swarm optimization (PSO) method is used to obtain an extensive set of TPS ratios for minimizing the rms current in the entire bidirectional power range of –1 to 1 per unit. The extensive set of results achieved from PSO presents a generic data pool, which is carefully analyzed to derive simple useful relations. Such relations enable a generic closed-loop controller design that can be implemented in real time avoiding the extensive computational capacity that iterative optimization techniques require. A detailed Simulink DAB switching model is used to validate the precision of the proposed closed-loop controller under various operating conditions. An experimental prototype also substantiates the results achieved.

中文翻译：

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用于电流应力最小化的双有源桥 DC/DC 转换器中功率调节的通用闭环控制器

本文对双向双有源电桥 (DAB) dc-dc 转换器使用三相移 (TPS) 控制进行了全面和概括的分析，以实现闭环功率调节，同时最小化电流应力。主要的新成就是在可能的转换比/转换器电压增益（即降压/升压/单位）方面的通用分析、基于单位的方程而不管 DAB 额定值，以及一个新的简单的闭环控制器，可实时实现在最小电流应力下满足所需的功率传输调节。针对转换器交流均方根电流以及传输的功率导出基于单位的分析表达式。离线粒子群优化 (PSO) 方法用于获得一组广泛的 TPS 比率，以最小化每单位 –1 到 1 的整个双向功率范围内的均方根电流。从 PSO 获得的大量结果提供了一个通用数据池，经过仔细分析，可以得出简单的有用关系。这种关系使通用闭环控制器设计成为可能，该设计可以实时实施，避免迭代优化技术所需的大量计算能力。详细的 Simulink DAB 切换模型用于验证建议的闭环控制器在各种操作条件下的精度。实验原型也证实了所取得的结果。这种关系使通用闭环控制器设计成为可能，该设计可以实时实施，避免迭代优化技术所需的大量计算能力。详细的 Simulink DAB 切换模型用于验证建议的闭环控制器在各种操作条件下的精度。实验原型也证实了所取得的结果。这种关系使通用闭环控制器设计成为可能，该设计可以实时实施，避免迭代优化技术所需的大量计算能力。详细的 Simulink DAB 切换模型用于验证建议的闭环控制器在各种操作条件下的精度。实验原型也证实了所取得的结果。