在高效能量转换需求日益增长的背景下，双桥正激（Dual-Active Bridge, DAB）作为一种具备双向能量传输能力的全桥拓扑结构，逐渐成为新能源、电动交通、电池储能等领域的关键技术方案。它不仅提升了系统效率，还简化了电气隔离与控制设计，是现代高频电源系统中非常有代表性的架构之一。

一、拓扑结构构成与基本原理

双桥正激电路由两个结构对称的全桥逆变器（Bridge A 与 Bridge B）组成，它们通过一个高频隔离变压器相连接。在实际设计中，这两个全桥变换器分别对应系统的“源端”和“负载端”，可以是固定电压母线，也可以是电池组或光伏板等直流电源。

每个全桥包含四个功率开关器件（如MOSFET、IGBT或GaN），呈H桥形态排布。桥A与桥B之间通过高频变压器耦合实现电气隔离及能量交换。变压器的初级连接Bridge A，次级连接Bridge B，并在其中加入适当的滤波电感以控制电流变化速率。

DAB的运行原理核心在于“相位移调制”。也就是说，通过调整两个桥臂输出电压波形之间的相位差，使变压器原副边形成非对称波形，从而产生电压差，引导能量流动方向：

- 相位差为正时，能量从Bridge A流向Bridge B；

- 相位差为负时，能量从Bridge B反向传回Bridge A；

- 相位差为零时，系统无功率交换。

这一调控方式不仅简洁高效，还能实现自然软开关，大大降低开关损耗。

二、运行特性与性能优势

1. 支持双向功率传输

相比传统正激变换器只能实现单向电能传输，双桥正激支持能量在两个方向自由切换，且无需改变物理结构。它通过改变两桥臂的导通时序即可实现能量流的方向反转，非常适合应用在储能系统、电动汽车双向充放电等场合。

2. 实现软开关（ZVS/ZCS）

DAB天然支持软开关机制，在全负载范围内通过调节电流方向和开关时刻实现ZVS（零电压开通）或ZCS（零电流关断）。这不仅减少了MOSFET等器件的应力，还显著降低了系统开关损耗，提升整机可靠性和效率，特别适合高频工作条件下的应用需求。

3. 隔离与安全性

高频变压器实现电气隔离，保障电气系统之间的安全分区。该特性在医疗、电动车等高电压场合尤其重要，可避免高低压侧间发生击穿或电气干扰。

4. 电磁干扰（EMI）抑制能力强

双桥正激采用对称驱动、交错调制、固定频率开关等控制策略，有效抑制了谐波分量对外部电路的干扰。同时由于实现软开关，电压电流波形边缘较缓，EMI辐射本身也较低，简化滤波与电磁兼容设计。

5. 模块化设计、易于扩展

结构对称且控制方式通用，使其非常适合模块化设计。多个DAB模块可并联或级联，满足大功率扩展或多端口电源需求。现代储能逆变器中，经常看到多DAB结构级联提升转换灵活性。

三、典型应用场景解析

1. 电动汽车充电系统

电动车的车载充电器（OBC）以及V2G系统中，双桥正激结构可承担双向能量转换角色：既支持电网到电池的充电模式，又支持电池向电网的能量回馈模式。其高效率、软开关和隔离能力完美契合EV行业对于体积小、发热低和高可靠性的需求。

2. 无线能量传输系统

在工业或医疗无线供电平台中，DAB结构常作为前级功率变换器，将直流电源变换为高频正负对称方波，驱动中间谐振网络或电感耦合装置，再在接收端通过整流还原为直流能量。其高频、低损与隔离特性使其成为高端无线供电首选拓扑。

3. 可再生能源逆变系统

光伏发电与风能系统中，双桥正激常用于光伏侧与储能侧之间的功率管理。白天太阳能过剩时能量转存电池，夜间则反向将能量释放至负载或电网。通过智能控制，其可轻松实现MPPT管理、SOC平衡等能源调度策略。

4. 电池储能系统（BESS）

在BESS系统中，DAB结构连接电池组与主DC母线，实现灵活的充电/放电控制。结合数字控制器件与实时监控算法，能够实时调整充电策略，保障电池在合理工作区间，提高电池使用寿命。

四、工程实现中的关键点

- 控制策略设计：主要采用基于DSP/FPGA的移相控制，需精确掌控导通时序与死区时间，避免交叉导通；

- 软开关调节：在不同负载状态下，要设计适当的电感匹配以维持ZVS区域；

- 磁器件优化：高频磁芯材料与绕组工艺直接影响效率与温升；

- 器件选型：根据功率等级、频率要求和散热条件选择合适的MOSFET或SiC器件。

总结

双桥正激作为一种高度集成化、高效率、双向可调的功率转换拓扑，正逐渐在智能电网、电动出行、储能系统和无线充电等领域中取代传统方案。其灵活的控制策略、优秀的软开关特性及高扩展性为未来多能源协同和智能能量管理系统提供了坚实的技术基础。随着控制算法与新型器件的不断发展，DAB的性能还有很大的提升空间，未来将在更多智能化场景中释放潜力。