[發(fā)明專利]一種雙向諧振式CLLC變換器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011585866.5
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112737342A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫欣楠;陳敏;李博棟;陳寧;張東博;汪小青
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種雙向諧振式CLLC變換器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據(jù)目標(biāo)變換器的工作場景，設(shè)定輸入電壓V_in、額定輸出電壓V_o、輸出電壓范圍V_omin～V_omax和諧振頻率f_r；

(2)確定目標(biāo)變換器中的變壓器原副邊匝比為

(3)計算目標(biāo)變換器需滿足的諧振腔最大增益為

(4)根據(jù)目標(biāo)變換器的基波等效模型，得到其直流增益表達(dá)式；

(5)根據(jù)工作場景實際情況設(shè)定品質(zhì)因數(shù)Q的具體數(shù)值；

(6)確定保證目標(biāo)變換器增益曲線在工作范圍內(nèi)單調(diào)下降的最大電感比k_max1；

(7)確定保證目標(biāo)變換器滿足增益設(shè)計要求的最大電感比k_max2；

(8)確定滿足設(shè)計要求的最大k值：k_max＝min{k_max1，k_max2}；

(9)品質(zhì)因數(shù)和諧振頻率的定義式如下：

根據(jù)該定義式確定原邊諧振電感L_rp和原邊諧振電容C_rp的值；根據(jù)變壓器匝比n和電感比k，確定副邊諧振元件L_rs、C_rs，以及變壓器勵磁電感L_m的值：L_rs＝L_rp/n²，C_rs＝n²C_rp，L_m＝kL_rp；至此，完成目標(biāo)雙向諧振式CLLC變換器的參數(shù)設(shè)計。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，直流增益表達(dá)式具體如下：

式中，k為變壓器勵磁電感與原邊諧振電感之比，Q為品質(zhì)因數(shù)，ω_n為歸一化諧振頻率；各參數(shù)的表達(dá)式如下：

其中，L_m為變壓器原邊的勵磁電感；C_r1和L_r1分別為原邊諧振電容和諧振電感；R_eq為整流橋及其后電路折算到輸入側(cè)的等效電阻；ω和ω₁分別為變換器開關(guān)頻率和諧振頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(6)中，根據(jù)下述方法確定保證目標(biāo)變換器增益曲線在工作范圍內(nèi)單調(diào)下降的最大電感比k_max1：將直流增益對歸一化頻率進(jìn)行求導(dǎo)，得到增益導(dǎo)數(shù)M’與歸一化頻率ω_n和電感比k的關(guān)系圖；對關(guān)系圖中曲面做M’＝0的剖面，得到增益導(dǎo)數(shù)M’的零點分布圖；根據(jù)分布圖確定滿足以下特點的電感比k_max1：當(dāng)k＜k_max1時，增益導(dǎo)數(shù)有一個零點；當(dāng)k＞k_max1時，增益導(dǎo)數(shù)有三個零點。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(7)中，根據(jù)下述方法確定保證目標(biāo)變換器滿足增益設(shè)計要求的最大電感比k_max2：根據(jù)目標(biāo)變換器最大增益M_max與電感比k的關(guān)系M_max＝f(k)，確定k_max2＝f’(M_{max_design})。