增益频率调制方法及相关装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施例提供一种应用于飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益频率调制方法及相关装置，方法包括根据不同的输入输出电压，控制飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器在高增益频率调制模式和低增益频率调制模式之间切换。在高输入电压和低输出电压时，工作在低增益频率调制模式。对于相同的输入电压，在低增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值，小于在高增益频率调制模式下的LLC谐振腔输入电压的峰峰值，进而降低了电路的增益。通过改变频率调制方式，扩大了飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益范围。

【技术实现步骤摘要】
增益频率调制方法及相关装置
本专利技术涉及三电平LLC拓扑
，更具体地说，涉及飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益频率调制方法及相关装置。
技术介绍
在高压应用时，可采用三电平LLC拓扑结构来减小开关管的电压应力。飞跨电容型三电平LLC拓扑使用箝位元件数量少，且自动均压能力强，不需要额外的均压控制，在高压宽增益范围场合具有非常好的应用价值。飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器，由输入分压电容Cd1和Cd2、飞跨电容Ck、开关管Q1～Q4、变压器T、励磁电感Lm、谐振电感Ls、谐振电容Cs、整流二极管D1～D4和输出电容Co组成，如图1所示。在飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的谐振参数固定且增益频率调制模式不变后，不同负载下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益曲线如图2所示，纵坐标表示增益G，横坐标表示归一化频率kf，kf＝fs/fr，fs表示开关频率，fr表示谐振频率，Q表示电路的品质因数，与负载成正比，空载时Q＝0，满载时Q＝Qmax。特定负载的增益曲线，都有一个最大增益频率点。在最大增益频率点右侧，增益同频率呈反比。对于特定负载，当频率范围为(kf_min，kf_max)时，在最小频率点kf_min时对应最大增益Gmax,在最大频率点kf_max时对应最小增益Gmin，所以飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益范围为(Gmin,Gmax)。在输出电压Vo确定后，输入电压Vin越大，需要的增益越小。针对宽电压范围应用，当电路的最大输入电压Vin_max所需的增益小于Gmin时，则飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器无法输出所需电压值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种增益频率调制方法及相关装置，欲实现在不增加成本且不增大电路体积的前提下，扩大飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益范围，以适用于宽电压范围的目的。为了实现上述目的，现提出的方案如下：第一方面，本专利技术的实施例提供一种增益频率调制方法，应用于飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器，所述方法包括：在高增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否小于预设的第一增益阈值，若是，则切换到低增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述高增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压；在所述低增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否大于预设的第二增益阈值，所述第二增益阈值大于所述第一增益阈值，若是，则切换到所述高增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述低增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压；对于相同的输入电压，在所述低增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值，小于在所述高增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值。可选的，所述低增益频率调制模式具体包括：控制第一开关管和第二开关管以导通3/4开关周期时间和断开1/4开关周期时间的方式周期性工作；控制第三开关管和第四开关管以导通1/4开关周期时间和断开3/4开关周期时间的方式周期性工作；在控制所述第一开关管断开的同时控制所述第四开关管导通；在控制所述第二开关管断开的同时控制所述第三开关管导通；在控制所述第一开关管导通的时间达到1/4开关周期时间后，控制所述第二开关管断开。可选的，所述高增益频率调制模式具体包括：控制第一开关管和第二开关管以导通1/2开关周期时间和断开1/2开关周期时间的方式周期性工作；控制第三开关管和第四开关管以导通1/2开关周期时间和断开1/2开关周期时间的方式周期性工作；在控制所述第三开关管和所述第四开关管同时断开的同时，控制所述第一开关管和所述第二开关管同时导通；在控制所述第一开关管和所述第二开关管同时断开的同时，控制所述第三开关管和所述第四开关管同时导通。可选的，计算当前需求增益的过程，包括：将目标输出电压与变压器变比的乘积，除以输入电压，得到当前需求增益。第二方面，本专利技术的实施例提供一种增益频率调制装置，应用于飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器，所述装置包括：第一调节单元，用于在高增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否小于预设的第一增益阈值，若是，则切换到低增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述高增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压；第二调节单元，用于在所述低增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否大于预设的第二增益阈值，所述第二增益阈值大于所述第一增益阈值，若是，则切换到所述高增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述低增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压，对于相同的输入电压，在所述低增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值，小于在所述高增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值。可选的，所述低增益频率调制模式具体包括：控制第一开关管和第二开关管以导通3/4开关周期时间和断开1/4开关周期时间的方式周期性工作；控制第三开关管和第四开关管以导通1/4开关周期时间和断开3/4开关周期时间的方式周期性工作；在控制所述第一开关管断开的同时控制所述第四开关管导通；在控制所述第二开关管断开的同时控制所述第三开关管导通；在控制所述第一开关管导通的时间达到1/4开关周期时间后，控制所述第二开关管断开。可选的，所述高增益频率调制模式具体包括：控制第一开关管和第二开关管以导通1/2开关周期时间和断开1/2开关周期时间的方式周期性工作；控制第三开关管和第四开关管以导通1/2开关周期时间和断开1/2开关周期时间的方式周期性工作；在控制所述第三开关管和所述第四开关管同时断开的同时，控制所述第一开关管和所述第二开关管同时导通；在控制所述第一开关管和所述第二开关管同时断开的同时，控制所述第三开关管和所述第四开关管同时导通。可选的，计算当前需求增益的过程，包括：将目标输出电压与变压器变比的乘积，除以输入电压，得到当前需求增益。第三方面，本专利技术的实施例提供一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现一种应用于飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益频率调制方法，该方法包括：在高增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否小于预设的第一增益阈值，若是，则切换到低增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述高增益频率调制模式下调节开关频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增益频率调制方法，其特征在于，应用于飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器，所述方法包括：/n在高增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否小于预设的第一增益阈值，若是，则切换到低增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述高增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压；/n在所述低增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否大于预设的第二增益阈值，所述第二增益阈值大于所述第一增益阈值，若是，则切换到所述高增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述低增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压；/n对于相同的输入电压，在所述低增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值，小于在所述高增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值。/n

【技术特征摘要】
1.一种增益频率调制方法，其特征在于，应用于飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器，所述方法包括：
在高增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否小于预设的第一增益阈值，若是，则切换到低增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述高增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压；
在所述低增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否大于预设的第二增益阈值，所述第二增益阈值大于所述第一增益阈值，若是，则切换到所述高增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述低增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压；
对于相同的输入电压，在所述低增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值，小于在所述高增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低增益频率调制模式具体包括：
控制第一开关管和第二开关管以导通3/4开关周期时间和断开1/4开关周期时间的方式周期性工作；
控制第三开关管和第四开关管以导通1/4开关周期时间和断开3/4开关周期时间的方式周期性工作；
在控制所述第一开关管断开的同时控制所述第四开关管导通；
在控制所述第二开关管断开的同时控制所述第三开关管导通；
在控制所述第一开关管导通的时间达到1/4开关周期时间后，控制所述第二开关管断开。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高增益频率调制模式具体包括：
控制第一开关管和第二开关管以导通1/2开关周期时间和断开1/2开关周期时间的方式周期性工作；
控制第三开关管和第四开关管以导通1/2开关周期时间和断开1/2开关周期时间的方式周期性工作；
在控制所述第三开关管和所述第四开关管同时断开的同时，控制所述第一开关管和所述第二开关管同时导通；
在控制所述第一开关管和所述第二开关管同时断开的同时，控制所述第三开关管和所述第四开关管同时导通。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算当前需求增益的过程，包括：
将目标输出电压与变压器变比的乘积，除以输入电压，得到当前需求增益。


5.一种增益频率调制装置，其特征在于，应用于飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器，所述装置包括：
第一调节单元，用于在高增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否小于预设的第一增益阈值，若是，则切换到低增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述高增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压；
第二调节单元，用于在所述低增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否大于预设的第二增益阈值，所述第二增益阈值大于所述第一增益阈值，若是，则切换到所述高增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述低增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压，对于相同的输入电压，在所述低增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值，小于在所述高增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值。


6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述低增益频率调制模式具体包括：
控制第一开关管和第二开关管以导通3/4开关周期时间和断开1/4开关周期时间的方式周期性工作；
控制第三开关管和第四开关管以导通1/4开关周期时间和断开3/4...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峰武，张小勇，饶沛南，张庆，曹金洲，罗盼，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43