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基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法技术

技术编号:40743173 阅读:3 留言:0更新日期:2024-03-25 20:02
本发明专利技术公开了一种基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法,包括:将三相交错LLC变换器等效为具有耦合作用的三相并联电源,基于三电源并联模型计算各相电流,并根据基尔霍夫定律得到相间输出电流偏差;通过基波分析法获取谐振槽路两端电压,然后根据拓扑结构解耦到Δ结构的电路;根据谐振槽路阻抗计算各相电流并定义电流不平衡度,基于电流不平衡度评估不同拓扑在不同参数下的均流性能,对不同拓扑的情况进行比较得到满足设计需求的拓扑。本发明专利技术首次提出使用三电源并联模型分析三相交错LLC的均流特性,并由此给出了不同三相交错LLC均流特性的差异,可以为三相交错LLC拓扑的选取提供参考。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于设计方法领域,尤其涉及一种基于三电源并联分析模型的三相交错llc均流分析方法。


技术介绍

1、llc是一种在需要输入和输出级隔离时使用广泛的拓扑。为了提高功率容量,多相交错并联llc是一种可行的方案。其中,三相交错llc变换器得到了广泛的研究和关注。许多文章分析了多相交错llc变换器的输出电流纹波特性,以及三相交错llc变换器的工作原理。三相交错llc变换器除了增加系统的功率容量外,还可以实现更平衡的损耗分布,减少输出电流纹波,减小滤波器电容的体积,减少电容损耗。然而,当三相电流不平衡时,这些优势会大大降低。

2、在传统的三相直接交错并联llc变换器中,各相的器件参数即使有微小的偏差,也会导致明显的电流不平衡。谐振槽采用不同接法不仅对损耗有影响,还对均流特性有影响。因此,需要分析不同三相交错llc拓扑均流特性差异,来指导三相交错llc的拓扑选择。


技术实现思路

1、针对现有设计方法的缺陷和改进需求,本专利技术提供了一种基于三电源并联分析模型的三相交错llc均流分析方法,其目的在于给出不同三相交错llc均流特性的差异,并为三相交错llc拓扑的选取提供参考。

2、为实现上述目的,本专利技术提供了如下方案:一种基于三电源并联分析模型的三相交错llc均流分析方法,包括:

3、将三相交错llc变换器等效为具有耦合作用的三相并联电源,基于三电源并联模型计算各相电流,并根据基尔霍夫定律得到相间输出电流偏差;

4、通过基波分析法获取谐振槽路两端电压,然后根据拓扑结构解耦到δ结构的电路;

5、根据谐振槽路阻抗计算各相电流并定义电流不平衡度,基于所述电流不平衡度评估不同拓扑在不同参数下的均流性能,对不同拓扑的情况进行比较得到满足设计需求的拓扑。

6、优选地,其特征在于,所述基于三电源并联模型计算各相电流时的计算公式为:

7、

8、其中,vo为输出侧电压折算到输入侧的等效电压,v1为第一电源的电压,v2为第二电源的电压,v3为第三电源的电压,i1为第一电源的电流,i2为第二电源的电流,i3为第三电源的电流,r1为第一电源的内阻,r2为第二电源的内阻,r3为第三电源的内阻。

9、优选地,其特征在于,所述根据基尔霍夫定律得到相间输出电流偏差,各相电流差异表示为:

10、

11、其中,δi12为电源1与电源2的输出电流差,δi23为第二电源和第三电源的电流差。

12、优选地,其特征在于,通过基波分析法获取谐振槽路两端电压的过程包括,

13、使用基波分析法分别得到a相,b相和c相半桥中点处的基波电压分量以及初级绕组两端电压的基波分量;

14、根据所述基波电压分量以及初级绕组两端电压的基波分量计算在基波等效模型下每一相谐振槽两端的电压,通过基波等效电路获得谐振槽路阻抗;

15、根据谐振槽路阻抗和谐振槽两端的电压计算获得流过谐振槽的电流。

16、优选地,其特征在于,根据谐振槽路阻抗和谐振槽两端的电压计算流过谐振槽的电流的公式表达式为:

17、

18、其中,vab为a相和b相的电压差,va为a相基波电压,vb为b相基波电压,iab为流过a相和b相之间谐振回路的电流,vt1为变压器t1的原边绕组电压,j为虚数单位,ω为电路的开关角频率,lr1为a相谐振电感,cr1为a相谐振电容。

19、优选地,所述根据拓扑结构解耦到δ结构的电路的过程包括,

20、确定拓扑类型和需要分析的工作点,如果包含y型连接,先将y型连接解耦为△型连接再进行相电流计算。

21、优选地,所述将y型连接解耦为△型连接通过使用y-△变换对y型接法的三相交错llc变换器进行解耦。

22、优选地,所述根据谐振槽路阻抗计算各相电流的公式表达式包括:

23、

24、

25、

26、其中,zan为a相对y型连接电压中点的阻抗,zbn为为b相对y型连接电压中点的阻抗,zcn为c相对y型连接电压中点的阻抗,cr2为b相谐振电容,cr3为c相谐振电容,van为a相对y型连接中点的电压,vbn为b相对y型连接中点的电压,vcn为c相对y型连接中点的电压,va为a相对地电压,vb为b相对地电压,vc为c相对地电压,vn为y型连接中点电压,ia为a相电流,ib为b相电流,ic为c相电流,vt2为变压器t2的原边电压,vt3为变压器t3的原边电压。

27、优选地,所述电流不平衡度的表达式为:

28、

29、优选地,所述方法还包括对于y型连接,各相谐振槽路两端电压表示为:

30、

31、其中,vt为变压器原边电压。

32、与现有技术相比,本专利技术具有如下优点和技术效果:

33、本专利技术的基于三电源并联分析模型的三相交错llc均流分析方法,利用三电源并联分析模型并使用基波电流分析法和y-△解耦计算各相电流,使用电流不平衡度衡量几种不同的三相交错并联llc拓扑的均流情况。对于三相交错并联llc的设计和拓扑选择在均流层面上有很好的指导作用。

34、与现有的设计流程相比,本专利技术的分析方法能够更加合理地评估不同拓扑的均流特性以及元件参数差异引起的电流不均问题,可以实现更平衡的损耗分布,减少输出电流纹波,减小滤波器电容的体积,减少电容损耗。可以帮助三相交错llc变换器设计时的拓扑选择,并估算变换器的均流情况。

35、本专利技术首次提出使用三电源并联模型分析三相交错llc的均流特性,并由此给出了不同三相交错llc均流特性的差异,可以为三相交错llc拓扑的选取提供参考。

36、本专利技术使用基波电流分析法计算谐振槽路两端电压,可以在基本保证计算精度的同时简化计算过程,辅助三相交错llc的设计流程,选择合适的拓扑,优化均流特性。

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【技术保护点】

1.一种基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法,其特征在于,所述基于三电源并联模型计算各相电流时的计算公式为:

3.根据权利要求1所述的基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法,其特征在于,所述根据基尔霍夫定律得到相间输出电流偏差,各相电流差异表示为:

4.根据权利要求1所述的基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法,其特征在于,通过基波分析法获取谐振槽路两端电压的过程包括,

5.根据权利要求4所述的基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法,其特征在于,根据谐振槽路阻抗和谐振槽两端的电压计算流过谐振槽的电流的公式表达式为:

6.根据权利要求4所述的基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法,所述根据拓扑结构解耦到Δ结构的电路的过程包括,

7.根据权利要求6所述的基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法,所述将Y型连接解耦为Δ型连接通过使用Y-Δ变换对Y型接法的三相交错LLC变换器进行解耦。

8.根据权利要求1所述的基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法,所述根据谐振槽路阻抗计算各相电流的公式表达式包括:

9.根据权利要求1所述的基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法,所述电流不平衡度的表达式为:

10.根据权利要求1所述的基于三电源并联分析模型的三相交错LLC均流分析方法,所述方法还包括对于Y型连接,各相谐振槽路两端电压表示为:

...

【技术特征摘要】

1.一种基于三电源并联分析模型的三相交错llc均流分析方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于三电源并联分析模型的三相交错llc均流分析方法,其特征在于,所述基于三电源并联模型计算各相电流时的计算公式为:

3.根据权利要求1所述的基于三电源并联分析模型的三相交错llc均流分析方法,其特征在于,所述根据基尔霍夫定律得到相间输出电流偏差,各相电流差异表示为:

4.根据权利要求1所述的基于三电源并联分析模型的三相交错llc均流分析方法,其特征在于,通过基波分析法获取谐振槽路两端电压的过程包括,

5.根据权利要求4所述的基于三电源并联分析模型的三相交错llc均流分析方法,其特征在于,根据谐振槽路阻抗和谐振槽两端的电压计算流过谐振槽的电流的公式表达式为:

【专利技术属性】
技术研发人员:陈材关佳佳孙旭辰康勇
申请(专利权)人:华中科技大学
类型:发明
国别省市:

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