谐振变换器及其参数优化方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种谐振变换器及其参数优化方法、装置、电子设备及计算机可读介质，其中方法包括：计算所述谐振变换器的增益表达式；根据所述谐振变换器的工作结果计算所述励磁电感值；根据所述增益表达式及励磁电感值计算谐振电感值和谐振电容值；根据所述谐振电感值和谐振电容值计算所述谐振变换器的参数。本发明专利技术通过对谐振变换器正、反向功率传输时，由于实现参数按照变压器变比原副边等效后对称的效果，正、反向特性相同，对于实际数字控制算法上比较容易实现等效和代换。都能很好的达到变换器原边侧开关管的零电压开通(ZVS)以及副边侧二极管的零电流关断(ZCS)的目的，使之能够稳定高效的双向输送功率，同时减小变压器体积和成本。

【技术实现步骤摘要】
谐振变换器及其参数优化方法、装置及电子设备
本专利技术涉及光电能源领域，具体而言，涉及一种谐振变换器及其参数优化方法、装置、电子设备及计算机可读介质。
技术介绍
近年来，我国电化学储能技术应用快速发展，已在电力系统各个环节得到示范应用，基本具备了大规模应用条件，一些配套政策积极鼓励推动能源生产和消费革命，促进光伏+储能的业务健康发展，采用光伏发电的清洁能源，结合储能技术，梯次利用动力电池，在很多方面具有先进性。大功率隔离型双向DC/DC变换器可实现直流变压、双向传输能量和电气隔离的功能，在电动汽车、可再生能源、直流配电系统、不间断电源系统及电力电子变压器等领域得到了广泛的应用。而能否实现高功率密度和高变换效率一直是DC/DC变换器设计的重点和难点。具体到储能电池端双向DC/DC变换器在效率、变比、可靠性以及多种工作模式运行能力提出了更高的要求，故具有软开关特性、宽增益范围的LLC谐振变换器不失为一种较为理想的变换器拓扑。LLC谐振变换器实现高效运作的关键在于电路参数的配置及优化，因此如何通过合理的参数设计使变换器在接入高压母线侧和低压电池侧的双向能量传输条件下仍能稳定高效的运行成为一个亟待解决的问题。LLC谐振变换器具有自然软开关特性，可在较宽的输入电压和全负载范围实现原边逆变开关管的零电压导通(zerovoltageswitching，ZVS)和副边整流二极管的零电流关断(zerocurrentswitching，ZCS)，不需要任何辅助网络且控制简单。目前对LLC谐振变换器在双向DC/DC变换器中的应用进行了研究。其中有采用了双向LLC变换器拓扑结构，但在反向工作时只是传统的全桥变换器。也有的提出了一种不对称的双向CLLC谐振变换器结构，双向运行时都实现了软开关，但其正向与反向的工作特性并不相同，增加了设计难度。还有的提出了对称结构的CLLC谐振变换器，但是其谐振点的增益小于1且受负载影响，而且整流二极管并未实现ZCS。已有的双向LLC变换器不能在正向和反向运行时，皆具有LLC谐振变换器的增益和软开关特性，无法保持双向运行的一致性。
技术实现思路
为了解决现有谐振变换器无法实现双向增益特性或双向增益不稳定的问题，本专利技术提供了一种谐振变换器及其参数优化方法、装置及电子设备。该谐振变换器可实现双向传输功率，且无论正向还是反向工作时，都具备LLC变换器的软开关特性，不需要额外的缓冲电路，同时可使变换器从空载到满载都能保持恒定的电压增益。本专利技术的一方面提供一种谐振变换器，包括第一全桥变换器和第二全桥变换器，所述第一全桥变换器和第二全桥变换器间设有高频变压器，其中，所述第一全桥变换器包括第一谐振电感器及第一谐振电容器，所述第二全桥变换器包括第二谐振电感器及第二谐振电容器，当所述谐振变换器正向工作时，励磁电感器设于所述第一全桥变换器上，所述第一全桥变换器施加驱动信号，所述第二全桥变换器不施加驱动信号；当所述谐振变换器反向工作时，励磁电感器设于所述第二全桥变换器上，所述第一全桥变换器不施加驱动信号，所述第二全桥变换器施加驱动信号。根据本专利技术的优选实施方式，所述第一谐振电容器与所述第二谐振电容器的电容值相等，所述第一谐振电感器与所述第二谐振电感器的电感值相等。本专利技术的第二方面提供一种如上述的谐振变换器的参数优化方法，包括：计算所述谐振变换器的增益表达式；根据所述谐振变换器的工作结果计算所述励磁电感值；根据所述增益表达式及励磁电感值计算谐振电感值和谐振电容值；根据所述谐振电感值和谐振电容值计算所述谐振变换器的参数。根据本专利技术的优选实施方式，所述计算所述谐振变换器的增益表达式，进一步包括：通过基波分量法建立所述谐振变换器的等效模型；根据所述等效模型计算所述谐振变换器的传递函数；根据所述传递函数计算所述谐振变换器的增益表达式。根据本专利技术的优选实施方式，所述根据所述谐振变换器的工作结果计算所述励磁电感值，进一步包括：根据所述谐振变换器工作时开关管的电容值计算励磁电感的上限：式中：CS为开关管并联电容值(假定CS1-CS4的值都相等)；tdead为触发脉冲的死区时间。根据本专利技术的优选实施方式，所述根据所述增益表达式及励磁电感值计算谐振电感值和谐振电容值，进一步包括：将公式Q＝ωrLm/(kReq)带入所述增益表达式得到所述谐振电感值：L1＝L2＝Lm/kopt；根据所述谐振电感值计算所述谐振电容值为根据本专利技术的优选实施方式，所述根据所述谐振电感值和谐振电容值计算所述谐振变换器的参数，进一步包括：根据所述谐振电感值、谐振电容值及所述高频变压器的实际变比系数计算得到所述所述谐振变换器的参数。本专利技术的第三方面提供一种谐振变换器的参数优化装置，包括：增益计算模块，用于计算所述谐振变换器的增益表达式；励磁电感值计算模块，用于根据所述谐振变换器的工作结果计算所述励磁电感值；谐振电感值计算模块，用于根据所述增益表达式及励磁电感值计算谐振电感值；谐振电容值计算模块，用于根据所述增益表达式及励磁电感值计算谐振电容值；参数计算模块，用于根据所述谐振电感值和谐振电容值计算所述谐振变换器的参数。本专利技术的第四方面提供一种电子设备，其中，该电子设备包括：处理器；以及，存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行任一项所述的方法。本专利技术的第五方面提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被处理器执行时，实现任一项所述的方法。本专利技术的技术方案，具有如下有益效果：本专利技术采用基波分析法对双向全桥CLLLC谐振变换器的谐振频率和增益特性进行分析，提出了一种简单可行在直流变压器中应用的参数优化设计方法。该方法对谐振变换器正、反向功率传输时，由于实现参数按照变压器变比原副边等效后对称的效果，正、反向特性相同，对于实际数字控制算法上比较容易实现等效和代换。都能很好的达到变换器原边侧开关管的零电压开通(ZVS)以及副边侧二极管的零电流关断(ZCS)的目的，使之能够稳定高效的双向输送功率。在一些磁集成应用中可以较好的利用变压器漏感等参数实现谐振电感的原副边按变比的对称关系，减小变压器体积和成本，从而可以进一步提高变换器的功率密度。附图说明为了使本专利技术所解决的技术问题、采用的技术手段及取得的技术效果更加清楚，下面将参照附图详细描述本专利技术的具体实施例。但需声明的是，下面描述的附图仅仅是本专利技术示例性实施例的附图，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他实施例的附图。图1是本专利技术的一种谐振变换器电路拓扑图；图2是本专利技术的一种谐振变换器主要工作波形图；图3是本专利技术的一种谐振变换器的参数优化方法流程图；图4是本专利技术的一种谐振变换器电路的基波等效模型图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振变换器，其特征在于，包括第一全桥变换器和第二全桥变换器，所述第一全桥变换器和第二全桥变换器间设有高频变压器，其中，所述第一全桥变换器包括第一谐振电感器及第一谐振电容器，所述第二全桥变换器包括第二谐振电感器及第二谐振电容器，/n当所述谐振变换器正向工作时，励磁电感器设于所述第一全桥变换器上，所述第一全桥变换器施加驱动信号，所述第二全桥变换器不施加驱动信号；/n当所述谐振变换器反向工作时，励磁电感器设于所述第二全桥变换器上，所述第一全桥变换器不施加驱动信号，所述第二全桥变换器施加驱动信号。/n

【技术特征摘要】
20200229 CN 20201013183371.一种谐振变换器，其特征在于，包括第一全桥变换器和第二全桥变换器，所述第一全桥变换器和第二全桥变换器间设有高频变压器，其中，所述第一全桥变换器包括第一谐振电感器及第一谐振电容器，所述第二全桥变换器包括第二谐振电感器及第二谐振电容器，
当所述谐振变换器正向工作时，励磁电感器设于所述第一全桥变换器上，所述第一全桥变换器施加驱动信号，所述第二全桥变换器不施加驱动信号；
当所述谐振变换器反向工作时，励磁电感器设于所述第二全桥变换器上，所述第一全桥变换器不施加驱动信号，所述第二全桥变换器施加驱动信号。


2.根据权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述第一谐振电容器与所述第二谐振电容器的电容值相等，所述第一谐振电感器与所述第二谐振电感器的电感值相等。


3.一种如权利要求1或2所述的谐振变换器的参数优化方法，其特征在于，包括：
计算所述谐振变换器的增益表达式；
根据所述谐振变换器的工作结果计算所述励磁电感值；
根据所述增益表达式及励磁电感值计算谐振电感值和谐振电容值；
根据所述谐振电感值和谐振电容值计算所述谐振变换器的参数。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述谐振变换器的增益表达式，进一步包括：
通过基波分量法建立所述谐振变换器的等效模型；
根据所述等效模型计算所述谐振变换器的传递函数；
根据所述传递函数计算所述谐振变换器的增益表达式。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述谐振变换器的工作结果计算所述励磁电感值，进一步包括：
根据所述谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，
申请(专利权)人：青岛能蜂电气有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37