[發明專利]增益頻率調制方法及相關裝置

有效

• 申請號: 201910932862.0
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN111884510B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 周峰武;張小勇;饒沛南;張慶;曹金洲;羅盼
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H03K7/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 夏菁

本發明的實施例提供一種應用于飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器的增益頻率調制方法及相關裝置，方法包括根據不同的輸入輸出電壓，控制飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器在高增益頻率調制模式和低增益頻率調制模式之間切換。在高輸入電壓和低輸出電壓時，工作在低增益頻率調制模式。對于相同的輸入電壓，在低增益頻率調制模式下飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器的LLC諧振腔輸入電壓的峰峰值，小于在高增益頻率調制模式下的LLC諧振腔輸入電壓的峰峰值，進而降低了電路的增益。通過改變頻率調制方式，擴大了飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器的增益范圍。

技術領域

本發明涉及三電平LLC拓撲技術領域，更具體地說，涉及飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器的增益頻率調制方法及相關裝置。

背景技術

在高壓應用時，可采用三電平LLC拓撲結構來減小開關管的電壓應力。飛跨電容型三電平LLC拓撲使用箝位元件數量少，且自動均壓能力強，不需要額外的均壓控制，在高壓寬增益范圍場合具有非常好的應用價值。飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器，由輸入分壓電容C_d1和C_d2、飛跨電容C_k、開關管Q₁～Q₄、變壓器T、勵磁電感L_m、諧振電感L_s、諧振電容C_s、整流二極管D₁～D₄和輸出電容C_o組成，如圖1所示。

在飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器的諧振參數固定且增益頻率調制模式不變后，不同負載下飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器的增益曲線如圖2所示，縱坐標表示增益G，橫坐標表示歸一化頻率k_f，k_f＝f_s/f_r，f_s表示開關頻率，f_r表示諧振頻率，Q表示電路的品質因數，與負載成正比，空載時Q＝0，滿載時Q＝Q_max。特定負載的增益曲線，都有一個最大增益頻率點。在最大增益頻率點右側，增益同頻率呈反比。對于特定負載，當頻率范圍為(k_{f_min}，k_{f_max})時，在最小頻率點k_{f_min}時對應最大增益G_max,在最大頻率點k_{f_max}時對應最小增益G_min，所以飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器的增益范圍為(G_min,G_max)。在輸出電壓V_o確定后，輸入電壓V_in越大，需要的增益越小。針對寬電壓范圍應用，當電路的最大輸入電壓V_{in_max}所需的增益小于G_min時，則飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器無法輸出所需電壓值。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種增益頻率調制方法及相關裝置，欲實現在不增加成本且不增大電路體積的前提下，擴大飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器的增益范圍，以適用于寬電壓范圍的目的。

為了實現上述目的，現提出的方案如下：

第一方面，本發明的實施例提供一種增益頻率調制方法，應用于飛跨電容型半橋三電平LLC諧振變換器，所述方法包括：

在高增益頻率調制模式時，若輸入電壓發生變化，則計算得到當前需求增益，并判斷當前需求增益是否小于預設的第一增益閾值，若是，則切換到低增益頻率調制模式進行開關頻率調節，以得到目標輸出電壓，若否，則在所述高增益頻率調制模式下調節開關頻率，以得到目標輸出電壓；

在所述低增益頻率調制模式時，若輸入電壓發生變化，則計算得到當前需求增益，并判斷當前需求增益是否大于預設的第二增益閾值，所述第二增益閾值大于所述第一增益閾值，若是，則切換到所述高增益頻率調制模式進行開關頻率調節，以得到目標輸出電壓，若否，則在所述低增益頻率調制模式下調節開關頻率，以得到目標輸出電壓；