[發明專利]一種L-LLC諧振變換器的超寬增益范圍調節方法有效

申請號：	202010952324.0	申請日：	2020-09-11
公開（公告）號：	CN112290802B	公開（公告）日：	2021-09-07
發明（設計）人：	劉建強;艾宇;張澤輝;陳少勇;趙帥;史蕓銘;袁宇波;史明明;劉瑞煌;姜云龍;肖小龍;孫天奎	申請（專利權）人：	北京交通大學;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
主分類號：	H02M3/335	分類號：	H02M3/335
代理公司：	北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392	代理人：	張新利;謝建玲
地址：	100044***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種 llc 諧振變換器增益范圍調節方法
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【說明書】：

本發明提出了一種L?LLC諧振變換器的超寬增益范圍調節方法，適用于柔性直流輸、配電網，新能源并網，蓄電池儲能等用到寬電壓范圍L?LLC諧振變換器的領域。本發明所提出的L?LLC諧振變換器超寬增益范圍調節方法賦予了L?LLC諧振變換器寬范圍電壓調節能力，保證了L?LLC諧振變換器良好的軟開關特性，本發明所提出的L?LLC超寬增益范圍調節方法對橋臂控制進行了優化，消除了輔助電感引入的偏磁現象。

技術領域

本發明涉及一種L-LLC諧振變換器的超寬增益范圍調節方法，適用于柔性直流輸、配電網，新能源并網，蓄電池儲能等所有可能用到中、高壓雙向隔離直流電力電子變壓器的領域。

背景技術

電力電子變壓器(Power Electronic Transformer，PET)，又稱固態變壓器(SolidState Transformer，SST)，是一種通過高頻能量變換技術替代傳統變壓器的電子電力裝置。用于兩個直流母線間能量傳輸和電氣隔離的電力電子變壓器又被稱為直流電力電子變壓器(DC Power Electronic Transformer，DCPET)。DCPET被廣泛應用在柔性直流輸、配電網，新能源并網，能源互聯網等所有可能用到中、高壓雙向隔離直流變換的領域。L-LLC諧振變換器是帶輔助電感的LLC諧振變換器，可以作為雙向隔離直流電力電子變壓器的典型拓撲，在柔性輸電中的應用越來越廣泛，使其具備更寬范圍的電壓調節能力的需求越來越大。

為了拓寬新能源并網的輸入/輸出電壓范圍，提出了一種L-LLC諧振變換器的超寬增益范圍調節方法，是通過將已有的L-LLC拓撲進行相應的開關管控制，從而進行拓撲演變，由全橋變換為非對稱半橋的方法；在此之前，已有不少學者進行了LLC拓撲的相關研究，通過控制開關管的開通與關閉，即在全橋LLC和半橋LLC之間切換(FBLLC-HBLLC)，將輸入電壓范圍分為兩部分，在較低輸入電壓范圍內采用全橋LLC拓撲(FBLLCMode)，在較高輸入電壓范圍內采用半橋LLC拓撲(HBLLCMode)，將全橋LLC電路變換成非對稱半橋電路，從而使得輸入電壓利用率減半，電路的增益曲線減半，從而獲得輸出電壓的更寬范圍輸出。這種變拓撲的控制方法，不僅保留了LLC原有的軟開關特性，在開通時原邊功率開關管可以零電壓開通，副邊功率開關管可以零電流開通，關斷時副邊功率開關管可以零電流關斷，實現了寬范圍和高效率，而且這種變拓撲電路完全不增加額外器件，單純依靠控制功率開關管的開通關閉，控制簡單，可以高效率的進行拓撲切換。

然而，L-LLC拓撲與傳統LLC電路拓撲有所不同，L-LLC電路較傳統LLC電路增加了輔助電感，如果依舊按照傳統LLC的全橋變非對稱半橋的控制方法，輔助電感兩端電壓始終為正，輔助電感的能量始終在積累，最終會造成輔助電感偏磁的問題，偏磁會使得電感值急劇下降，造成電流偏大、溫度上升，嚴重會使得電感損壞。

發明內容

針對L-LLC拓撲增益范圍受限，輸出電壓范圍無法滿足要求的問題，本發明提出了一種L-LLC諧振變換器的超寬增益范圍調節方法，在不同增益要求下進行全橋拓撲和半橋拓撲之間的切換，能夠保證L-LLC諧振變換器在超寬增益范圍工作，同時保證了軟開關特性。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

L-LLC諧振變換器由原邊H橋、中高頻變壓器、副邊H橋以及諧振網絡組成，諧振網絡包括：諧振電感L_r、諧振電容C_r、勵磁電感L_m1和輔助電感L_m2，中高頻變壓器的變比為n:1，原邊H橋由功率開關管S₁-S₄組成，副邊H橋由功率開關管S₅-S₈組成；功率開關管S₁與功率開關管S₂的中點設為A端，功率開關管S₃與功率開關管S₄的中點設為B端，功率開關管S₅與功率開關管S₆的中點設為C端，功率開關管S₇與功率開關管S₈的中點設為D端。