【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及谐振型变换器，具体为一种电动汽车场景下双向l-llc谐振变换器最优参数设计方法。
技术介绍
1、双碳目标的关键举措是实现大范围的能源清洁化，交通作为能源消纳的重要载体，实现电气化交通成为最具可实施性的清洁化路径。电动汽车具有节约资源、绿色清洁的优点，正逐渐取代传统的燃油汽车，成为汽车行业发展的主要趋势。研究新型车载充电器拓扑可以进一步改善汽车充电质量提升其市场竞争力。研究支持双向能量流动的双有源桥拓扑（dab: dual active bridge），有助于实现电动汽车以移动储能装置身份纳入电网调峰调频资源，更好的践行车辆到电网（v2g: vehicle-to-grid）的构想。
2、其中谐振型变换器的主要特点之一就是可以利用电路谐振电容和谐振电感的谐振特点，实现开关电源的功率管在开通或关断时其两端的电压为零，以达到降低开关损耗的目的。其次，谐振变换器的整流滤波网络中的二极管也能实现零电流关断。除了上述特点，谐振型变换器还因其具有体积小、宽输入宽输出的特点，在高频和超高频领域得到极大地重视。而l-llc谐振变换器仅在llc谐振变换器基础上增加一个辅助电感，就可以实现正反向运行时的升压与降压。dab因其具有拓扑结构简单、拓扑对称、开关管可实现零电压开通的优点成为目前应用最广泛的拓扑之一，相较于双向半桥变换器，全桥式变换器具有更小的开关管应力。汽车充电桩属于高电压设备，因此dc-dc变换器参数设计的优化，对自身宽电压增益运行、高功率密度集成及高效率运行具有重大现实意义。
3、全桥l-llc型谐振
4、现有谐振变换器的参数设计方法主要基于基波分析法（fha first-harmonicapproximation）或时域分析法（tda time domain analysis）建立llc型谐振变换器在单向运行时的谐振电路参数模型，fha在远离谐振频率时具有较低精确程度，tda的计算过程及其复杂且电路参数没有显示表达式，并在分析方法的基础上形成工作约束的离散参数空间，实现单目标优化。尚缺乏精确度更高以及能显示化参数关系的建模方法，实现双向l-llc型谐振变换器参数设计的研究。例如：
5、y. we等提出llc谐振变换器在po模态最坏工况下满足最小工作频率、最大谐振电容电压、软开关约束并遍历计算所有满足条件的器件参数的功率损耗值，筛选损耗最小的一组最优参数。工作约束考虑比较全面，但电路参数之间的计算公式极其复杂，增加了满足约束后形成参数空间的难度，在以损耗最小为目标优化参数时需要遍历每一组候选参数进行筛选，计算量极大，论文中采取设置以固定步长增加筛选出多组参数分别计算损耗结果，该方法使得参数空间变为离散形式，无法保证优化的最终结果为最准确的值。
6、w. chen等提出一种llc谐振变换器的快速收敛的时域模型，参数优化过程为：给定工作频率以及设计规格后，不断遍历器件参数先筛选能满足软开关条件的参数，在计算变换器损耗寻找最优的一组结果。损耗模型考虑比较全面，但工作频率给定数值会直接限制器件参数范围，无法避免在该工作频率以上或以下出现更优参数的可能，而且参数空间依然呈现离散形式，最优参数结果上不具有极强的说服力。
7、b. li等将快速收敛的时域模型应用于cllc型谐振变换器，给出po模态、p模态及np模态求解的原理及过程，并刻画出谐振电路器件的参数偏差值对同步整流相位角的影响关系，当固定设计规格不变时，分别遍历每一个工作频率计算多组同步整流的相位偏差角，比较得出最优的工作频率。在时域模型上建立np模态的约束关系，并且将优化目标设置为相位角，具有创新性，但该方法并不适用于电动汽车应用场景对高效率传输的要求，忽略了变换器各模块的损耗对拓扑中的器件的影响。
8、j. liu等基于时域分析方法建立l-llc谐振变换器的数学模型，在现有的同步整流调制策略的基础上提出新型调制策略，在给定电路参数和设计规格基础上在全功率范围内寻找两种策略中损耗更小的驱动方式，并给出各自策略最佳运行的功率边界及电压增益范围，最终形成提出混合脉冲频率的最优调制策略。提供新型l-llc型谐振变换器的数学建模理论支撑，但损耗模型仅包含一次侧和二次侧的开关损耗，损耗体系不够全面，而且该运行策略的最优范围仅限文中给定的一组电路参数及固定的电压功率，不具有普适性。
9、j. liu等详细阐述了l-llc型谐振变换器的正向运行和反向运行时的详细电路模态，并分别建立正向和反向模式的fha分析模型，计算双向的电压增益及zvs（zerovoltageswitch零电压开关）条件随着归一化频率改变的工作范围，在设计谐振腔参数时首先考虑将工作频率处于谐振频率以下以便于实现zvs和zcs（zero current switch零电流开关），考虑电感比减小会提高电压增益较高增加控制难度权衡具体数值，分别确定励磁电感值、辅助励磁电感值、谐振电感以及谐振电容的值。详细讲解了电路模型的各个详细电路工作状态，但fha方法本身在远离谐振频率工作时就存在很大的劣势性，在确定电感比和各电路参数时均以经验选取，缺乏令人信服的理论依据。
10、上述研究主要聚焦于llc和cllc型谐振变换器的最优参数设计及l-llc型谐振变换器的调制策略，尚缺乏宽电压范围运行的双向l-llc型谐振变换器的整套完备的基于时域建模分析的参数设计理论体系。
11、总之，现有的谐振变换器的电路建模大多使用的fha方法虽原理简单，但假设电路参数波形均为正弦，与实际的波形相比误差较大。而且只能建立离散的参数空间，优化的主要途径为固定步长增长形成一系列待优化的参数组合，寻找损耗最小的一组参数。有些优化设计的参数组合是在工作频率固定的基础上形成，离散的参数空间以及固定的工作频率均可能导致参数组合的范围缩小，从而影响最优参数结果的精确度。对于优化目标的选取大多都选择变换器损耗最小，但损耗的体系不够全面，仅包含变压器损耗和开关损耗两类。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种电动汽车应用中双向l-llc型谐振变换器参数优化方法，基于自适应插值多项式将连续的谐振电路参数的工作空间拟合为准确数学表达式，其中l-llc型拓扑能够支撑变换器在双向能量传输场合应用，因此参数优化的目标是在谐振变换器最坏工况下实现包含变压器损耗、开关管损耗及谐振电感损耗在内的双向模式下整体损耗最小，实现变换器宽电压高增益运行及高效率传输。技术方案如下：
2、电动汽车场景下双向l-llc谐振变换器最优参数设计方法，包括以下步骤：
3、步骤1：构建双向l-llc谐振变换器的数值分析模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.电动汽车场景下双向L-LLC谐振变换器最优参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电动汽车场景下双向L-LLC谐振变换器最优参数设计方法，其特征在于，所述步骤1中，构建双向L-LLC谐振变换器的数值分析模型时，分析正向运行时的正半开关周期产生的电路参数进行理论建模；具体如下：
3.根据权利要求2所述的电动汽车场景下双向L-LLC谐振变换器最优参数设计方法，其特征在于，所述步骤2中双向谐振变换器的参数空间约束及优化目标损耗模型包括：
4.根据权利要求3所述的电动汽车场景下双向L-LLC谐振变换器最优参数设计方法，其特征在于，所述运行双向模式下的谐振参数空间包括：
5.根据权利要求1所述的电动汽车场景下双向L-LLC谐振变换器最优参数设计方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
6.根据权利要求1所述的电动汽车场景下双向L-LLC谐振变换器最优参数设计方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：
【技术特征摘要】
1.电动汽车场景下双向l-llc谐振变换器最优参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电动汽车场景下双向l-llc谐振变换器最优参数设计方法，其特征在于，所述步骤1中，构建双向l-llc谐振变换器的数值分析模型时，分析正向运行时的正半开关周期产生的电路参数进行理论建模；具体如下：
3.根据权利要求2所述的电动汽车场景下双向l-llc谐振变换器最优参数设计方法，其特征在于，所述步骤2中双向谐...
【专利技术属性】
技术研发人员：周鑫，罗欢，周步详，张淼，赵崇付，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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