[發明專利]一種LLC類雙向有源橋逆變器諧振參數設計方法

有效

• 申請號: 201910099520.5
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109831114B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 張欣
• 申請（專利權）人: 張欣
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

本發明公開了一種LLC類雙向有源橋逆變器諧振參數設計方法，LLC類雙向有源橋逆變器的諧振電路由變壓器原邊的諧振電感L_r,諧振電容C_r和勵磁電感L_m組成。雙向有源橋逆變器由于環境因素導致的諧振參數偏移會引發電壓傳輸增益的變化，且在級聯系統中其輸出阻抗和負載變換器輸入阻抗相互干擾會引發級聯不穩定問題。本發明提供的LLC類雙向有源橋逆變器諧振參數設計方法，通過穩定性設計過程輔助電壓傳輸增益設計過程，能夠實現雙向有源橋逆變器具有穩定的電壓傳輸增益，并且在和負載變換器級聯時可以保證穩定性。

技術領域

本發明涉及LLC類雙向有源橋逆變器諧振參數設計方法，屬于電力電子電路設計領域。

背景技術

目前在微電網中，雙向有源橋逆變器的應用愈加廣泛，它可以實現電能的雙向傳輸，并且它與其他的電能變換器相比具有明顯的優勢：比如它具有高電能密度，方便實現軟開關特性，并且其中的變壓器可以實現電隔離，因此雙向有源橋逆變器的性能提升是微電網發展的重要問題之一。而在實際應用中，雙向有源橋逆變器常與負載變換器級聯來實現更加復雜的電能變換要求。

LLC諧振雙向有源橋逆變器由于其突出的高性能低成本而被廣泛應用，但在實際應用中，環境的溫度變化或是廠家的生產誤差等都會導致諧振參數偏移標準值，從而導致電壓傳輸增益無法達到預期要求，而穩定的電壓傳輸增益是評價雙向有源橋逆變器性能的重要指標之一。在與負載變換器級聯時，由于阻抗相互影響會引發級聯不穩定問題，此時雙向有源橋逆變器直流輸出電壓會發生大范圍波動，嚴重影響電能質量。

在電力電子技術中，針對級聯系統的穩定性問題通常采用Middlebrook阻抗比判據來分析，其要求源電能變換器輸出阻抗小于負載電能變換器的輸入阻抗。但只利用該定理進行參數設計又無法滿足穩定電壓傳輸增益的要求。為了兼顧雙向有源橋逆變器的穩定電壓傳輸增益和其在級聯系統中的穩定性兩方面性能要求，有必要設計一種LLC類雙向有源橋逆變器諧振參數設計方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種LLC類雙向有源橋逆變器諧振參數設計方法，實現雙向有源橋逆變器的穩定電壓傳輸增益和其在級聯系統中的穩定性兩方面性能要求。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種LLC類雙向有源橋逆變器諧振參數設計方法，具體步驟包括：

步驟1：根據設計前提，包括變壓器變比n，雙向有源橋逆變器輸入V_in、輸出電壓V_out、輸出功率P、輸入和輸出電壓允許變化范圍α和β，以及電感L_m和L_r預期最大變化率τ和電容C_r預期最大變化率η，計算對應的諧振電路品質因數標準制Q_1R，給出勵磁電感與諧振電感的比值k的選取范圍；

步驟2：根據不同勵磁電感與諧振電感的比值k，計算對應的諧振參數標準值L_rR,C_rR,L_mR；

步驟3：計算不同勵磁電感與諧振電感的比值k的情況下的雙向有源橋逆變器輸出阻抗Z_out，在諧振參數預期變化范圍內選取最大的輸出阻抗峰值Z_{out_max}；判斷Z_{out_max}數值是否小于負載變換器輸入阻抗幅值Z_in，若是，則對應的k值可以滿足級聯穩定性條件，穩定性設計過程結束；若否，則選取不同的k值直到Z_{out_max}小于Z_in；

步驟4：根據穩定性設計過程所選擇取的k，驗證是否可以實現雙向有源橋逆變器恒定電壓傳輸增益；若是，則設計過程完成，諧振參數確定為該k值對應的諧振參數標準值；若否，重新選取k重復上述步驟直到驗證成功。