基于fmincon函数的谐振变换器优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于fmincon函数的谐振变换器优化方法及系统，其首先确定变压器变比和变换器输出电压直流增益最大值及最小值；然后将LLC谐振变换器变换为等效电路，推导得到变换器输出电压直流增益，作为第一约束条件；并根据等效电路，建立变换器损耗模型；分析开关管实现ZVS的条件，作为第二约束条件；最后调用优化设计函数fmincon，对谐振变换器参数进行优化设计。通过将变换器的回路功耗作为谐振变换器参数设计的评价指标，以输出电压直流增益以及开关管实现ZVS的条件作为约束条件，对LLC谐振变换器参数进行综合评估，得到使变换器的各项指标达到最佳平衡的LLC谐振变换器参数，有效提高变换器的整体性能。有效提高变换器的整体性能。有效提高变换器的整体性能。

【技术实现步骤摘要】
基于fmincon函数的谐振变换器优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其是涉及一种基于fmincon函数的谐振变换器优化方法及系统。

技术介绍

[0002]开关电源的发展趋势是高开关频率、高功率密度和小型轻量化。提高变换器的开关频率可以减小变压器的体积，但是开关频率的上升会导致开关损耗大幅增加，而电源的输出效率也会随之大幅降低。为了降低开关损耗，通常利用谐振电路使变换器的开关器件运行在软开关状态。LLC谐振变换器是在传统二阶LC谐振变换器的基础上增加一个并联谐振电感改进而来，相对于传统串、并联谐振变换器在特性上有了明显的改善。近年来，具有软开关特性、宽增益范围的LLC谐振变换器成为功率变换器的研究热门拓扑，并且成功地应用到不同的电源产品中，实现高性能的DC/DC变换。如何通过有效的参数优化设计使得LLC谐振变换器充分发挥其优势，使得变换器的工作频率、回路损耗、输出电压直流增益等指标达到最佳平衡是一直以来的难题，参数设计的不合理将直接影响系统的整体性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于fmincon函数的谐振变换器优化方法，其特征在于，包括如下步骤：获取LLC谐振变换器的性能参数，确定变压器变比和变换器输出电压直流增益最大值及最小值；采用基波分析法将LLC谐振变换器变换为等效电路，推导得到变换器输出电压直流增益，作为第一约束条件；根据等效电路，建立变换器损耗模型；分析开关管实现ZVS的条件，作为第二约束条件；调用优化设计函数fmincon，将变换器的总损耗作为目标函数，将变换器输出电压直流增益以及开关管实现ZVS的条件作为约束条件，找到满足约束条件的变换器总损耗最小时的LLC谐振变换器参数。2.根据权利要求1所述一种基于fmincon函数的谐振变换器优化方法，其特征在于，所述变换器输出电压直流增益M的表达式如下：其中，K为归一化电感K值，N为变压器变比，f
n
为归一化频率，Q为电路的品质因数。3.根据权利要求1所述一种基于fmincon函数的谐振变换器优化方法，其特征在于，所述变换器损耗模型包括开关管的通态损耗、关断损耗以及整流二极管的通态损耗。4.根据权利要求3所述一种基于fmincon函数的谐振变换器优化方法，其特征在于，所述开关管的通态损耗P
Q_con
的表达式为：其中，f
s
为变换器开关频率，R
ds
为开关管的通态电阻，i
r
(t)为谐振电流瞬时值，T
s
为开关周期；所述开关管的关断损耗P
Q_off
的表达式为：P
Q_off
＝f
s
V
in
(I
r0
t
fall
+2C
j
V
in
)其中，V
in
为额定输入电压，t
fall
为开关管关断电流下降时间，C
j
为开关管结电容，I
r0
为谐振电流初始值；所述整流二极管的通态损耗P
D_con
的表达式为：其中，V

【专利技术属性】
技术研发人员：邓欢，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零九研究所，
类型：发明
国别省市：