【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子和半导体器件的设置和控制，具体涉及一种基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法及系统。
技术介绍
1、由于一次侧开关可以实现零电压开关(zvs zero voltage switch)，二次侧开关可以实现零电流开关(zcs zero current switch)， llc谐振变换器引起了人们的强烈兴趣。它具有高效率、高功率密度、低电磁干扰等优点。因此，llc谐振变换器广泛应用于新能源领域。对于传统的llc变换器，当工作在谐振频率时，可以通过软开关实现高效率。然而，在宽电压增益应用中，开关频率远离谐振点，导致较大的循环电流损耗和效率降低。此外，在大电流应用中，单相llc谐振变换器往往需要通过并联更多开关器件或采用大额定电流的无源器件来解决电流应力过大的问题。但是，这可能会引起一些问题，如系统的散热、设备的电流共享和可靠性问题。并联llc谐振变换器具有电压应力和电流应力小、效率高、电流纹波小等优点，是解决这些问题的理想方案。
2、对于变换器而言，降低成本一直是需要被关注的。而传统的并联llc谐振变换器存在成本较高的不足，因此，采用llc变换器和有源桥式并联的混合llc变换器是一个很好的选择，有效的减少了无源器件的数量，并且通过采用si基功率器件和sic 基功率器件混合桥臂的方法，有效的减少了变换器的成本。然而，混合llc变换器在应用于宽电压范围的应用场景时，存在电压增益范围不够大的不足。此外，由于si 基功率器件的损耗比sic 基功率器件大，因此需要采用一种新的控制方法，通过控制流过si基功率
技术实现思路
1、有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本申请提出了一种基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法及系统。
2、本申请通过以下技术手段解决上述问题：
3、本申请第一方面提供一种基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，包括如下步骤：
4、步骤s100、基于变换器的llc谐振部分及辅助桥式部分的电路结构建立等效模型，并通过变换器的输入电压、输入电流、输出电压及输出电流间关系建立约束方程；
5、步骤s200、将变换器电路中的llc谐振部分输入电压的基波分量、辅助桥式部分输入电压的基波分量、变换器输出电压的基波分量和变换器输出电流的基波分量带入所述约束方程，得出变换器的归一化直流电压增益的表达式；
6、步骤s300、将llc谐振部分及辅助桥式部分的电能参数带入所述变换器的归一化直流电压增益的表达式，求解出变换器的归一化直流电压增益；
7、步骤s400、通过应用智能优化算法，在维持所述变换器归一化直流电压增益不变的情况下，寻得变换器效率最优的频率及移相角度。
8、进一步的，所述基于变换器的llc谐振部分及辅助桥式部分的电路结构建立等效模型，并通过变换器的输入电压、输入电流、输出电压及输出电流间关系建立约束方程，包含以下步骤：
9、变换器分为llc谐振部分和辅助桥式部分，由此可以得到四个约束方程:
10、；
11、式中，uab为llc谐振部分的输入电压，ir1为llc谐振部分的输入电流，lr为谐振电感，j为复数单位，ω为角谐振频率，cr为谐振电容，is为二次侧的电流，n1为llc谐振部分的变压器变比，lm1为变压器tr1的励磁电感，uac为辅助桥式部分的输入电压，ir2为辅助桥式部分的输入电流，n2为辅助桥式部分的变压器变比，lm2为变压器tr2的励磁电感，uo1为llc谐振部分的二次侧变压器电压，uo2为辅助桥式部分的二次侧变压器电压，uo为输出电压。
12、进一步的，所述llc谐振部分输入电压的基波分量、辅助桥式部分输入电压的基波分量、变换器输出电压的基波分量和变换器输出电流的基波分量，表达式包含：
13、；
14、式中，φ1为uac(t)超前的相位差，φ2为谐振槽输入电压uab与llc谐振部分变压器二次侧输出电压uo1之间的相位差，为电压uab的基波分量，uin为输入电压，为电压uac的基波分量，is为变压器二次侧的输出电流，为is的基波分量，io为输出电流，uo为输出电压，ωs为开关频率fs的角频率，t为时间函数，d为占空比, 为输出电压uo的交流分量。
15、进一步的，所述变换器的归一化直流电压增益的表达式，包含：
16、将变换器电路中的电压、电流变量的基波分量带入所述约束方程，变换器的归一化直流电压增益可表示为:
17、；
18、其中，为谐振变换器的品质因子，ro为输出电阻，fn为归一化开关频率（fn=fs/fr），fs为开关频率，fr为谐振频率, m为电感lm1和电感lr之间的比率。
19、进一步的，所述变换器可根据预设的频率和移相角来实现在0.5至2.0间的电压增益变化范围。
20、进一步的，所述通过应用智能优化算法，在维持所述变换器归一化直流电压增益不变的情况下，寻得变换器效率最优的频率及移相角度，包含以下步骤：
21、步骤s401通过预设定的频率控制和相位角控制实现电压增益的初始调整；
22、步骤s402计算当前变换器的效率，通过智能算法确定最优移相角度，并计算所述最优移相角度下的变换器的新效率；
23、步骤s403判断更新后的变换器的新效率是否大于更新前的变换器的效率，是则跳转到步骤s404，否则直接跳转到步骤s402；
24、步骤s404 应用智能算法确定的最优移相角度,通过调频稳定输出电压，跳转到步骤s402。
25、进一步的，所述通过预设定的频率控制和相位角控制实现电压增益的初始调整，使用以下其中一种方式控制：移相加调频控制、固定频率移相控制和固定相位角调频控制。
26、进一步的，所述通过预设定的频率控制和相位角控制实现电压增益的初始调整的步骤包含：
27、根据目标电压增益的数值进行判定，若目标电压增益大于等于0.5且小于1.5，则进行固定频率移相调整至目标电压增益；
28、若目标电压增益大于等于1.5并且小于等于2.0，则进行固定相位角调频控制调整至目标电压增益；
29、若目标电压增益的数值不在前两个判定范围之内，则超出变换器的有效电压增益调整范围，电压增益将调整至有效范围内最接近目标电压增益的数值。
30、本申请第二方面提供一种基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制系统，包括：
31、第一处理模块，基于变换器的llc谐振部分及辅助桥式部分的电路结构建立等效模型，并通过变换器的输入电压、输入电流、输出电压及输出电流间关系建立约束方程；
32、第二处理模块，将变换器电路中的llc谐振部分输入电压的基波分量、辅助桥式部分输入电压的基波分量、变换器输出电压的基波分量和变换器输出电流的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，所述基于变换器的LLC谐振部分及辅助桥式部分的电路结构建立等效模型，并通过变换器的输入电压、输入电流、输出电压及输出电流间关系建立约束方程，包含以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，所述LLC谐振部分输入电压的基波分量、辅助桥式部分输入电压的基波分量、变换器输出电压的基波分量和变换器输出电流的基波分量，表达式包含：
4.根据权利要求3所述的基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，所述变换器的归一化直流电压增益的表达式，包含：
5.根据权利要求1所述的基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，所述变换器可根据预设的频率和移相角来实现在0.5至2.0间的电压增益变化范围。
6.根据权利要求1所述的基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，所述通过应用智能优化算
7.根据权利要求6所述的基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，所述通过预设定的频率控制和相位角控制实现电压增益的初始调整，使用以下其中一种方式控制：移相加调频控制、固定频率移相控制和固定相位角调频控制。
8.根据权利要求6所述的基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，所述通过预设定的频率控制和相位角控制实现电压增益的初始调整的步骤包含：
9.一种基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，所述基于变换器的llc谐振部分及辅助桥式部分的电路结构建立等效模型，并通过变换器的输入电压、输入电流、输出电压及输出电流间关系建立约束方程，包含以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，所述llc谐振部分输入电压的基波分量、辅助桥式部分输入电压的基波分量、变换器输出电压的基波分量和变换器输出电流的基波分量，表达式包含：
4.根据权利要求3所述的基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征在于，所述变换器的归一化直流电压增益的表达式，包含：
5.根据权利要求1所述的基于频率自适应移相调制控制的效率最优控制方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，胡波，柯子鹏，彭子舜，戴瑜兴，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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