一种应用于CLLC直流变压器参数设计方法及系统技术方案

本发明专利技术提供的一种应用于CLLC直流变压器参数设计方法及系统，该方法包括：获取CLLC直流变压器各参数设计偏离值；基于各参数设计偏离值，获取多组参数设计初始值；根据多组参数设计初始值及预设函数表达式，计算得到CLLC直流变压器的初始电感比；基于初始电感比，确定电感比选取区间；基于电感比选取区间，选取多个电感比，将多个电感比分别带入预设函数表达式中，得到多个电感比各自对应的品质因数；基于CLLC直流变压器电压增益的变化趋势，选取电感比及品质因数。将元器件偏差作为考虑因素，得到品质因数与电感比值的约束条件，使得当谐振电感和谐振电容偏离设计值时，输出的电压仍在满足设计要求的范围之内。在满足设计要求的范围之内。在满足设计要求的范围之内。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于CLLC直流变压器参数设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种应用于CLLC直流变压器参数设计方法及系统。

技术介绍

[0002]在高压直流输电系统中，电力电子变压器往往采用多模块串并联组合结构来解决高压问题。对输入串联输出并联结构的直流变压器构成的电力电子变压器，使系统正常工作的关键问题是实现模块间均压和均流问题。然而随着输入电压等级的提升，模块数量也会随之增加，相应模块的控制与检测装置也会随之增加，而应用于高压环境下所带来的强电磁环境对于设备的结构设计要求更加严格，过多的控制与检测装置无疑会增加结构设计难度，同时由此带来的电磁兼容问题也会对设备可靠性带来影响。
[0003]为了简化控制复杂度，将直流变压器应用于上述模块中，采用开环控制，使其工作在一种不调压模式，其易于实现软开关，有助于功率密度的提升，特别适合应用于高压大功率传输的场合。在直流变压器拓扑中，CLLC谐振变换器不仅继承LLC谐振变换器自然软开关和高功率密度的特点，还具有正反向电压增益一致的特点。采用CLLC谐振变换器可以定频开环工作在谐振频率点，并且电压增益不会随着负载条件发生变化，所以拓扑本身就具有自动均压的特性。由于CLLC谐振变换器工作在开环控制下，保证谐振变换器工作在一个恒定增益下，参数设计就显得尤为重要。然而目前已有的研究多是针对闭环控制下CLLC谐振变换器参数设计方法，鲜有对CLLC谐振变换器工作在开环下参数设计方法。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中鲜有对CLLC谐振变换器工作在开环下参数设计的缺陷，从而提供一种应用于CLLC直流变压器参数设计方法及系统。
[0005]本专利技术提出的技术方案如下：
[0006]本专利技术实施例第一方面提出了一种应用于CLLC直流变压器参数设计方法，包括：获取CLLC直流变压器各参数设计偏离值；基于各参数设计偏离值，获取多组参数设计初始值；根据多组所述参数设计初始值及预设函数表达式，计算得到CLLC直流变压器的初始电感比；基于所述初始电感比，确定电感比选取区间；基于电感比选取区间，选取多个电感比，将多个所述电感比分别带入所述预设函数表达式中，得到多个电感比各自对应的品质因数；基于CLLC直流变压器电压增益的变化趋势，选取电感比及品质因数。
[0007]可选地，所述基于各参数设计偏离值，获取多组参数设计初始值，包括：根据各参数设计偏离值计算得到电压增益波动范围及归一化频率的波动范围；根据所述电压增益波动范围选取多个电压增益，根据所述归一化频率的波动范围选取多个归一化频率，将多个所述电压增益及多个所述归一化频率进行排列组合，得到多组参数设计初始值。
[0008]可选地，所述预设函数表达式如下所示：
[0009][0010]其中，M为CLLC直流变压器电压增益；K为电感比值；ω
n
为归一化谐振频率。
[0011]可选地，根据多组所述参数设计初始值及预设函数表达式，计算得到CLLC直流变压器的初始电感比，包括：将多组所述参数设计初始值带入所述预设函数表达式中，计算得到品质因数与电感比之间的函数关系；联立多组品质因数方程，计算得到CLLC直流变压器的初始电感比。
[0012]可选地，应用于CLLC直流变压器参数设计方法，还包括：将选取的电感比及其对应的品质因数进行软开关验证。
[0013]可选地，通过如下公式对选取的电感比及其对应的品质因数进行软开关验证：
[0014][0015]其中，Q为品质因数；t
dead
为CLLC直流变压器开关管的死区时间；C
oss
为所选取开关管的输出电容；f
r
为谐振频率；V0为输出电压，P0为输出功率。
[0016]可选地，当选取的电感比及其对应的品质因数不满足软开关验证要求时，重新选取电感比及品质因数。
[0017]本专利技术实施例第二方面提出了一种应用于CLLC直流变压器参数设计系统，包括：第一获取模块，用于获取CLLC直流变压器各参数设计偏离值；第二获取模块，用于基于各参数设计偏离值，获取多组参数设计初始值；第一计算模块，用于根据多组所述参数设计初始值及预设函数表达式，计算得到CLLC直流变压器的初始电感比；第一处理模块，用于基于所述初始电感比，确定电感比选取区间；第二处理模块，用于基于电感比选取区间，选取多个电感比，将多个所述电感比分别带入所述预设函数表达式中，得到多个电感比各自对应的品质因数；第一选择模块，用于基于CLLC直流变压器电压增益的变化趋势，选取电感比及品质因数。
[0018]本专利技术实施例第三方面提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行本专利技术实施例第一方面所述的应用于CLLC直流变压器参数设计方法。
[0019]本专利技术实施例第四方面提出了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本专利技术实施例第一方面所述的应用于CLLC直流变压器参数设计方法。
[0020]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0021]本专利技术提供的一种应用于CLLC直流变压器参数设计方法，包括：获取CLLC直流变压器各参数设计偏离值；基于各参数设计偏离值，获取多组参数设计初始值；根据多组参数
设计初始值及预设函数表达式，计算得到CLLC直流变压器的初始电感比；基于初始电感比，确定电感比选取区间；基于电感比选取区间，选取多个电感比，将多个电感比分别带入预设函数表达式中，得到多个电感比各自对应的品质因数；基于CLLC直流变压器电压增益的变化趋势，选取电感比及品质因数。在设计CLLC直流变压器参数时，将元器件偏差作为考虑因素，得到品质因数Q与电感比值k的约束条件，使得当谐振电感和谐振电容偏离设计值时，输出的电压仍在满足设计要求的范围之内。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0023]图1为本专利技术实施例中SST基本结构及DC/DC高频隔离单元；
[0024]图2为本专利技术实施例中CLLC直流变压器拓扑结构；
[0025]图3为本专利技术实施例中CLLC直流变压器电压电流波形；
[0026]图4为本专利技术实施例中应用于CLLC直流变压器参数设计方法的一个具体示例的流程图；
[0027]图5为本专利技术实施例中CLLC直流变压器基波等效模型；
[0028]图6为本专利技术实施例中k值的变换对增益曲线的影响趋势图；
[0029]图7为本专利技术实施例中Q值的变换对增益曲线的影响趋势图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于CLLC直流变压器参数设计方法，其特征在于，包括：获取CLLC直流变压器各参数设计偏离值；基于各参数设计偏离值，获取多组参数设计初始值；根据多组所述参数设计初始值及预设函数表达式，计算得到CLLC直流变压器的初始电感比；基于所述初始电感比，确定电感比选取区间；基于电感比选取区间，选取多个电感比，将多个所述电感比分别带入所述预设函数表达式中，得到多个电感比各自对应的品质因数；基于CLLC直流变压器电压增益的变化趋势，选取电感比及品质因数。2.根据权利要求1所述的应用于CLLC直流变压器参数设计方法，其特征在于，所述基于各参数设计偏离值，获取多组参数设计初始值，包括：根据各参数设计偏离值计算得到电压增益波动范围及归一化频率的波动范围；根据所述电压增益波动范围选取多个电压增益，根据所述归一化频率的波动范围选取多个归一化频率，将多个所述电压增益及多个所述归一化频率进行排列组合，得到多组参数设计初始值。3.根据权利要求2所述的应用于CLLC直流变压器参数设计方法，其特征在于，所述预设函数表达式如下所示：其中，M为CLLC直流变压器电压增益；K为电感比值；ω
n
为归一化谐振频率。4.根据权利要求3所述的应用于CLLC直流变压器参数设计方法，其特征在于，根据多组所述参数设计初始值及预设函数表达式，计算得到CLLC直流变压器的初始电感比，包括：将多组所述参数设计初始值带入所述预设函数表达式中，计算得到品质因数与电感比之间的函数关系；联立多组品质因数方程，计算得到CLLC直流变压器的初始电感比。5.根据权利要求1所述的应用于CLLC直流变压器参数设计方法，其特征在于，还包括：将选取的电感比及其对应的品质因数进行软开关验证。6.根据权利要求5所述的应用于CLLC直流变压器参数设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青平，刘思达，徐云飞，李卫国，郝一，卢娟娟，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：