升压集成型CLLLC谐振变换器的宽增益控制方法技术

本发明专利技术公开升压集成型CLLLC谐振变换器的宽增益控制方法，具体包括定频同步DPWM与变频DPWM两种调制方式，其中定频同步DPWM方法可使变换器获得高电压增益上限，变频DPWM方法可使变换器获得低电压增益下限；所述定频同步DPWM方法或变频DPWM方法的调制方式均包括：开关管S1、开关管S3占空比相同，均为D1，且两者驱动信号相位差180

【技术实现步骤摘要】
升压集成型CLLLC谐振变换器的宽增益控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体涉及用于交错Boost集成型CLLLC谐振变换器的一种宽增益控制方法。

技术介绍

[0002]双向隔离型DC
‑
DC变换器是连接直流微网中分布式储能与发电单元和直流电压母线的重要电力电子装置。近年来，随着电动汽车的大规模推广，分布式发电及储能系统、不间断电源的不断发展，双向隔离型DC
‑
DC变换器得到了越来越广泛的运用。同时，行业对其功率密度、效率、电压调节范围也提出了越来越高的要求。
[0003]交错Boost集成型CLLLC谐振变换器由目前主流的CLLLC谐振变换器拓扑与交错Boost拓扑集成而来，具有以下优点：它可以在高开关频率下实现零电压导通，具有高功率密度、高效率的特点；它由前级的交错Boost变换器与后级CLLLC谐振变换器组成，总电压增益是两者的电压增益的乘积，可以输出高电压增益。但也因此，该拓扑正向的电压增益下限较高，难以满足宽电压增益范围的需求。
[0004]谐振变换器传统调制方法如变频控制与移相控制，其电压增益与负载有关，重载时电压增益范围窄，又如同步PWM控制，其电压增益范围受电流应力限制也较窄。因此，上述传统调制方法都不能使交错Boost集成型CLLLC谐振变换器实现宽电压增益范围运行。

技术实现思路

[0005]针对上述技术存在的不足，本专利技术的目的是提供升压集成型CLLLC谐振变换器的宽增益控制方法，能拓宽变换器的软开关范围、降低变换器的电流应力、使变换器参数设计更简单并拓宽变换器的电压增益范围。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术提供升压集成型CLLLC谐振变换器的宽增益控制方法，由定频同步DPWM与变频DPWM两种调制方式组成，通过定频同步DPWM方法使变换器获得高电压增益上限，同时通过变频DPWM方法使变换器获得低电压增益下限；所述定频同步DPWM方法或变频DPWM方法的控制方式均包括：开关管S1、开关管S3占空比相同，均为D1，且两者驱动信号相位差180
°
；开关管S5、开关管S7占空比相同，均为D2，且两者驱动信号相位差180
°
；所有桥臂上管与下管互补导通。
[0008]优选地，以额定功率下可以实现软开关为标准，选定同步DPWM控制工作时的固定占空比之差δ1，与变频DPWM控制工作时的固定占空比之差δ2，在(0,0.5]占空比范围内使用定频同步DPWM控制，D2＝D1+δ1，电压增益随D1上升而下降,当D2上升到0.5时，D2保持0.5不变，D2与D1间不再维持占空比差值δ1，D1可继续上升，直到D1＝D2＝0.5，变换器电压增益为2，此时若D1继续上升，则调制方式由定频同步DPWM控制切换到变频DPWM控制，开始对后级CLLLC谐振变换器进行降压，电压增益随D1上升而下降，D1上升初期，D2仍维持0.5不变，直到D2＝D1‑
δ2后，D2与D1维持差值δ2同时上升；当D1上升到0.75时，D1保持0.75不变，D2与D1间不
再维持占空比差值δ2，D2可继续上升，直到D1＝D2＝0.75，变换器达到最低电压增益。
[0009]优选地，所述定频同步DPWM方法中的定频体现在其工作频率固定于谐振频率处，对应参数关系为：
[0010][0011]式(1)中：f
s
为开关频率；f
r
为谐振频率；L
r
为谐振电感参数，L
r
＝L
r1
＝L
r2
；C
r
为谐振电容参数，C
r
＝C
r1
＝C
r2
。
[0012]优选地，所述变频DPWM方法中的变频体现在占空比D1与开关频率f
s
成线性关系，对应参数关系为：
[0013]f
s
＝2(1
‑
D1)f
r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0014]式(2)中：f
s
为开关频率；f
r
为谐振频率，D1为开关管S1、开关管S3占空比。
[0015]优选地，所述定频同步DPWM方法还包括：开关管S1/S3的驱动波形分别与开关管S5/S7的驱动波形具有相同的基波相位；所述变频DPWM方法还包括：开关管S2/S4分别与开关管S6/S8具有相同的关断时间。
[0016]优选地，所述变换器的拓扑结构包括前级变换器、后级变换器，所述前级变换器为交错Boost双向DC
‑
DC变换器，所述后级变换器为CLLLC谐振变换器。
[0017]优选地，所述CLLLC谐振变换器的两端分别是输出侧直流母线与中间级直流母线，直流母线的两端分别对接两个全桥，每个全桥由两组串联的两个开关管并联而成，每组串联开关管中点引出导线连接谐振腔；谐振腔是一个二端口网络，一个端口连接输入侧全桥的两桥臂中点，另一个端口连接输出侧全桥的两桥臂中点；谐振腔中间是一个变压器，变压器原边串联有谐振电感L
r1
和谐振电容C
r1
；变压器副边串联有谐振电感L
r2
和谐振电容C
r2
。
[0018]优选地，所述交错Boost双向DC
‑
DC变换器的两端分别是输入侧直流母线与中间级直流母线，输入侧直流母线的两端通过两个输入电感L1、L2分别与输入侧全桥的中点连接，最终与输入侧全桥以及中间级直流母线形成前级的交错Boost双向DC
‑
DC变换器。
[0019]本专利技术的有益效果在于：。
[0020]本专利技术的方法可以拓宽交错Boost集成型CLLLC谐振变换器的软开关范围、降低变换器的电流应力、使变换器参数设计更简单并拓宽变换器的电压增益范围。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为交错Boost集成型双向CLLLC谐振变换器拓扑图；
[0023]图2为本专利技术定频同步DPWM方法工作波形示意图；
[0024]图3为本专利技术定频同步DPWM方法下变换器的电压增益G
total
随占空比D1、D2变化三维图；
[0025]图4为本专利技术变频DPWM方法工作波形示意图；
[0026]图5为本专利技术变频DPWM方法下由仿真实例得到的电压增益曲线；
[0027]图6为定频同步DPWM方法下的工作波形；
[0028]图7为传统定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.升压集成型CLLLC谐振变换器的宽增益控制方法，其特征在于，由定频同步DPWM与变频DPWM两种调制方式组成，通过定频同步DPWM方法使变换器获得高电压增益上限，同时通过变频DPWM方法使变换器获得低电压增益下限；所述定频同步DPWM方法或变频DPWM方法的控制方式均包括：开关管S1、开关管S3占空比相同，均为D1，且两者驱动信号相位差180
°
；开关管S5、开关管S7占空比相同，均为D2，且两者驱动信号相位差180
°
；所有桥臂上管与下管互补导通。2.如权利要求1所述的升压集成型CLLLC谐振变换器的宽增益控制方法，其特征在于，以额定功率下可以实现软开关为标准，选定同步DPWM控制工作时的固定占空比之差δ1，与变频DPWM控制工作时的固定占空比之差δ2，在(0,0.5]占空比范围内使用定频同步DPWM控制，D2＝D1+δ1，电压增益随D1上升而下降,当D2上升到0.5时，D2保持0.5不变，D2与D1间不再维持占空比差值δ1，D1可继续上升，直到D1＝D2＝0.5，变换器电压增益为2，此时若D1继续上升，则调制方式由定频同步DPWM控制切换到变频DPWM控制，开始对后级CLLLC谐振变换器进行降压，电压增益随D1上升而下降，D1上升初期，D2仍维持0.5不变，直到D2＝D1‑
δ2后，D2与D1维持差值δ2同时上升；当D1上升到0.75时，D1保持0.75不变，D2与D1间不再维持占空比差值δ2，D2可继续上升，直到D1＝D2＝0.75，变换器达到最低电压增益。3.如权利要求1所述的升压集成型CLLLC谐振变换器的宽增益控制方法，其特征在于，所述定频同步DPWM方法中的定频体现在其工作频率固定于谐振频率处，对应参数关系为：式(1)中：f
s
为开关频率；f
r
为谐振频率；L
r
为谐振电感参数，L
r
＝L
r1
＝L
r2
；C
r
为谐振电容参数，C
r
＝C
r1
＝C
r2
。4.如权利要求1所述的升压集成型CLLLC谐振变换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小强，马永超，伍小杰，黄金伟，徐荣姬，王心潭，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：