[發(fā)明專利]應(yīng)用于級(jí)聯(lián)變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法及級(jí)聯(lián)變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011116986.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112383225B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊國(guó)朝;劉建軍;劉仲英;白辛雨;楊朝雯;趙學(xué)明;馮郁竹;王宏偉;張宏艷;楊智;侯仰棟;李凱;趙長(zhǎng)偉;劉偉;馮瑋;王炎彬;郝爽;趙越;趙靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02M3/337;H02M3/158
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王來(lái)佳

1.應(yīng)用于級(jí)聯(lián)變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)應(yīng)用需求的額定輸入電壓、額定輸出電壓以及體積需求，確定諧振變換器中變壓器的匝比和額定工作頻率；

步驟2：基于所選擇的開(kāi)關(guān)器件參數(shù)搭建電力電子仿真模型；并基于額定工作狀況下仿真模型所獲得的關(guān)斷電流計(jì)算出實(shí)現(xiàn)ZVS所需時(shí)間最短時(shí)間，獲得死區(qū)時(shí)間；判斷是否滿足ZVS和死區(qū)時(shí)間的設(shè)定需求，對(duì)應(yīng)確定關(guān)斷電流或死區(qū)時(shí)間以及ZVS實(shí)現(xiàn)的變量的取值范圍；

步驟3：根據(jù)變換器應(yīng)用的增益需求范圍確定部分參數(shù)的選值變化范圍，該變化范圍應(yīng)當(dāng)設(shè)置得非常寬，涵蓋每一個(gè)參數(shù)可能的取值范圍，以便后續(xù)進(jìn)行篩選；

步驟4：根據(jù)諧振變換器選取的額定工作頻率確定其余諧振參數(shù)的選值變換范圍；

步驟5：基于基波等效分析法建立諧振變換器的穩(wěn)態(tài)分析模型；

步驟6：基于功率等級(jí)和輸出電壓確定后級(jí)電路中的對(duì)應(yīng)參數(shù)的取值范圍；

步驟7：推導(dǎo)出前級(jí)諧振拓?fù)涞妮敵鲎杩购秃蠹?jí)拓?fù)涞妮斎胱杩梗⒒贛iddlebrook判據(jù)，建立穩(wěn)定性限制條件；

步驟8：根據(jù)所得穩(wěn)態(tài)分析模型以及應(yīng)用需求建立對(duì)應(yīng)的包括增益M，頻率f_r，輸出電壓，輸入電壓，阻抗角φ，ZVS實(shí)現(xiàn)以及穩(wěn)定性等限制條件，并在Matlab中建立對(duì)應(yīng)程序進(jìn)行輪尋篩選，尋找符合應(yīng)用需求的參數(shù)組；

限制條件包括約束條件一：參數(shù)組必須使電路諧振點(diǎn)在500KHz附近，滿足498kHz f_r 502kHz使得所述諧振變換器額定工作頻率在500kHz附近獲得最高效率；約束條件二：滿足諧振變換器增益條件，在這里需要變頻控制0.7-1.5頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化增益0.8-1.2的調(diào)節(jié)，因此需滿足M（0.7f_r）/M(f_r)1.2同時(shí)滿足M(1.2f_r)/M(f_r)0.8；以滿足寬輸出電壓調(diào)節(jié)的需求同時(shí)盡量接近諧振點(diǎn)保證變換器的高效率；約束條件三：參數(shù)分組必須滿足阻抗角1φ0以使得諧振變換器工作在感性區(qū)間滿足ZVS實(shí)現(xiàn)條件同時(shí)不能太大以避免過(guò)大的關(guān)斷電流帶來(lái)的損耗；約束條件四：參數(shù)分組必須保證前級(jí)諧振拓?fù)涞妮敵鲎杩沟哪Ｖ敌∮诤蠹?jí)拓?fù)涞妮斎胱杩沟哪Ｖ当ＷC級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；約束條件五：考慮到實(shí)際工程原因，變壓器的勵(lì)磁電感一般具有3%~5%的漏感，因此需要使得電感L_r大于L_m的5%；

步驟9：記錄所有符合條件的參數(shù)組，并經(jīng)過(guò)仿真驗(yàn)證參數(shù)特性是否真正滿足需求，如果不滿足需求則適當(dāng)改變參數(shù)選取范圍并重新選擇變換器參數(shù)再一次完成上述步驟直至找到經(jīng)驗(yàn)證符合需求的一組或多組參數(shù)組；

步驟10：由于上一步中可能存在多個(gè)符合限制條件的參數(shù)組，為了選擇出最優(yōu)參數(shù)組，則建立新的目標(biāo)函數(shù)，以新的目標(biāo)函數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)，分別計(jì)算獲得各組參數(shù)下目標(biāo)函數(shù)的結(jié)果，選擇最優(yōu)的參數(shù)組；

應(yīng)用于級(jí)聯(lián)變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法的級(jí)聯(lián)變換器，包括LLC+Buck的級(jí)聯(lián)型變換器，所述LLC變化器由一個(gè)全橋逆變電路、一個(gè)諧振電路和一個(gè)二極管組成的推挽整流電路組成；所述諧振電路包括變壓器T₁、諧振電感L_r和諧振電容C_r和相關(guān)諧振元件，L_m標(biāo)示變壓器T₁的勵(lì)磁電感；V_H表示輸入直流電壓源，S₁- S₄是逆變電路的功率開(kāi)關(guān)管，二極管D₁、D₂構(gòu)成推挽整流電路；后級(jí)Buck由S₅-S₆兩個(gè)開(kāi)關(guān)管和續(xù)流儲(chǔ)能電感L_b和輸出側(cè)濾波電容C_L電容構(gòu)成，U_L為輸出電壓，C為L(zhǎng)LC與Buck兩級(jí)間的穩(wěn)壓濾波電容。