[發明專利]一種含有諧振零點直流變換器的參數設計方法

有效

• 申請號: 201710325527.5
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107038318B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 王議鋒;楊良;王成山;陳博;張書槐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02M3/335
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 劉玥

本發明公開了提供一種含有諧振零點直流變換器的參數設計方法，第一，根據應用需求確定諧振軟開關變換器的額定輸入電壓、額定輸出電壓以及額定開關管控制頻率；第二，利用基波等效法對諧振軟開關變換器進行建模，并計算變換器的直流電壓增益M_gain、諧振點f_r1和f_r2以及諧振零點f₀；第三，確定需要優化的諧振參數個數和各個參數可能的參數變化范圍，將各個參數分為獨立的參數組；利用MATLAB程序對參數組進行篩選，如果符合條件則保留并記錄，否則，被舍棄；等步驟，該方法可以實現簡單、直觀的對含有零點的諧振軟開關直流變換器電路參數進行篩選與設計，設計結果具有良好的效果，變換器的性能符合參數設計目標。

技術領域

本發明屬于一種多諧振軟開關直流變換器參數設計方法，尤其是一種含有諧振零點直流變換器的參數設計方法。

背景技術

諧振軟開關直流變換器因其具有結構簡單、較高變換效率、良好的EMI特性和較寬的輸入輸出電壓調節范圍等優勢，在電動汽車充電、LED驅動、光伏發電等方面具有較為廣泛的應用。

現有的LLC、LCL、LCC等結構的諧振軟開關直流變換器雖然具有較為成熟的應用技術和參數設計方法，但這些變換器受各自拓撲結構的本身限制，均存在一些問題，例如對于時下研究最熱的LLC諧振軟開關直流電路來講，變換器的電壓范圍和整體效率始終存在矛盾無法同時滿足需求。

因此，許多學者從多諧振元件的諧振軟開關直流變換器的角度出發，研究并開發出含有多種優勢的諧振軟開關直流變換器，包括在較寬范圍內維持較高效率、較低的電壓電流應力、極寬的輸出電壓調節范圍等。其中，一類含有諧振零點的諧振軟開關直流變換器由于擁有一個與負載變化無關的諧振零點，即使得開關頻率在此零點時，變換器的直流輸出輸入電壓增益始終保持為零的點，使得變換器的輸出直流電壓在零至額定電壓范圍內靈活調整，可以適用于多種應用場合，具有較高的研究、開發意義。

然而，雖然此類含有零點的多諧振元件諧振軟開關直流變換器具有多種好處，但此類變換器的參數設計方法比較困難，當前沒有普遍且有效的參數設計方法。當前對于含有多諧振元件的諧振軟開關變換器的設計方法可以總結為采用類似LLC結構的參數設計方法、采用固定若干參數優化剩下參數的設計方法、采用對稱結構降低設計難度的方法等，雖然這些設計方法具有一定的有效性，但均存在一些程度上利用諧振元件降階來簡化參數設計過程，并不具有對一般含有多諧振元件的諧振軟開關變換器的指導意義，同時不能說明所優化的參數即為變換器的最優參數。

因此，為了實現對含有諧振零點的多諧振元件諧振軟開關變換器進行簡單、可靠的參數優化設計，本發明提出了一種具有設計方法簡單直觀、設計效果良好的參數設計方法，該方法非常適用于含有諧振零點的多諧振元件諧振軟開關變換器。

發明內容

針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種含有諧振零點直流變換器的參數設計方法，該方法可以實現簡單、直觀的對含有零點的諧振軟開關直流變換器電路參數進行篩選與設計，設計結果具有良好的效果，變換器的性能符合參數設計目標。

為了解決現有技術中存在技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種含有諧振零點直流變換器的參數設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一，根據應用需求確定諧振軟開關變換器的額定輸入電壓、額定輸出電壓以及額定開關管控制頻率；

第二，利用基波等效法對諧振軟開關變換器進行建模，并計算變換器的直流電壓增益M_gain、諧振點f_r1和f_r2以及諧振零點f₀；

第三，確定需要優化的諧振參數個數和各個參數可能的參數變化范圍，將各個參數分為獨立的參數組；利用MATLAB程序對參數組進行篩選，如果符合條件則保留并記錄，否則，被舍棄；