(19)国家知识产权局
(12)发明 专利申请
(10)申请公布号
(43)申请公布日
(21)申请 号 202211420876.2
(22)申请日 2022.11.15
(71)申请人 四川大学
地址 610065 四川省成 都市武侯区一环路
南一段24号
(72)发明人 罗欢 周步祥 臧天磊 赵崇付
(74)专利代理 机构 成都禾创知家知识产权代理
有限公司 51284
专利代理师 刘凯
(51)Int.Cl.
H02M 3/335(2006.01)
H02M 7/06(2006.01)
H02M 1/44(2007.01)
H02M 1/42(2007.01)
H02M 1/12(2006.01)H02M 1/14(2006.01)
G06F 30/18(2020.01)
G06F 111/10(2020.01)
G06F 111/04(2020.01)
(54)发明名称
LLC单级型AC-DC变换器数值分析建模与边
界功率控制方法
(57)摘要
本发明公开一种LLC单级型AC ‑DC变换器数
值分析建模与边界功率控制方法, 建模: 根据EMI
滤波电容纹波确立谐振腔电压; 建立开关周期内
正负半周的谐振电流电压函数; 建立谐振模态切
换与正负半周切换时的谐振电流电压连续性方
程; 根据谐振电流函数建立输入电流方程; 联立
超越方程组进行模型求解, 计算开关频率与其它
谐振电流电压关键参数; 控制瞬时功率始终跟随
的PO模式与PON模式边界功率曲线, 使得变换器
在半个工频周期均工作于PO与PON的临界模式,
在避免PON模式的前提下, 实现最小的电流有效
值。 本发明能够在全输入电压范围与宽负载范围
内实现变换器软开关运行、 输出电压稳定调节与
高功率因数, 促进电力电子装置的低谐波、 高效
率运行与小型化发展。
权利要求书5页 说明书19页 附图16页
CN 115473442 A
2022.12.13
CN 115473442 A
1.一种LLC单级型AC ‑DC变换器数值分析建模方法, 其特 征在于, 包括以下步骤:
步骤1: 根据E MI滤波电容纹波确立谐振腔电压;
步骤2: 建立 开关周期内正负半周的谐振电流电压函数;
步骤3: 建立谐振 模态切换与正负半周切换时的谐振电流电压连续 性方程;
步骤4: 根据谐振电流 函数建立输入电流方程;
步骤5: 联立超 越方程组进行模型求 解, 计算开关频率与其它谐振电流电压关键参数。
2.根据权利 要求1所述的LLC单级型AC ‑DC变换器数值分析建模方法, 其特征在于, 所述
步骤1中根据E MI滤波电容纹波确立谐振腔电压具体为:
LLC单级型AC ‑DC变换器的拓扑结构中, 在开关周期的负半周, 开关管Q2导通, 使得谐振
腔电压vab为零, 开关管Q1关断, 使得EMI 滤波器与谐振腔断开, 输入电流 iin对滤波电容充电,
滤波电容电压上升, 滤波电容电压为:
(1)
式中,
为负半周的滤波电容电压函数; vrec为整流输入电压; Cf为滤波电容; Ts为
开关周期; t为时间;
在开关周期的正半周, 开关管Q1导通, 开关管Q2关断, 谐振腔电压 vab等于滤波电容电压
vCf; 由于滤波电容 放电, 导致电压下降, 则正半周的谐振腔电压由电荷守恒近似为:
(2)
式中,
为正半周的谐振腔电压函数;
为正半周的滤波电容电压函数。
3.根据权利 要求1所述的LLC单级型AC ‑DC变换器数值分析建模方法, 其特征在于, 所述
步骤2中正负半周的谐振电流电压函数 具体包括:
1) 当LLC单级型A C‑DC变换器处于正半周模态P时, 谐振电感电流 iLr、 励磁电感电流 iLm与
谐振电容电压 vCr为:
(3)
式中,
为正半周模态P下的谐振电感电流函数;
为正半周的谐振腔电压;
为正半周模态P下的谐振电感 Lr与谐振电容 Cr的串联谐振等效阻抗;
为
谐振电感 Lr与谐振电容Cr的串联谐 振角频率;
为正半周模态P下的励磁电感电流函
数;‑Im为正半周模态P下的谐振电感电流 iLrP+的初始电流; φP+为正半周模态P下的谐振电
感电流iLrP+的初始相位; N为变压器匝比; Vo为输出电压; Lm为励磁电感;
为正半周权 利 要 求 书 1/5 页
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CN 115473442 A
2模态P下的谐振电容电压函数; t为时间;
2) 当LLC单级型A C‑DC变换器处于正半周模态O时, 谐振电感电流 iLr、 励磁电感电流 iLm与
谐振电容电压 vCr为:
(4)
式中,
为正半周模态O下的谐振电感电流函数; ZrO+为正半周模态O下的谐振电
感Lr与谐振电容 Cr的串联谐振等效阻抗;
为谐振电感 Lr、 励磁电感 Lm
与谐振电容 Cr的串联谐振角频率; φO+为正半周模态O下的谐振电感电流 iLrO+的初始相位;
为正半周模态O下的励磁电感电流函数;
为正半周模态P下的谐振电容电
压函数;
3) 当LLC单级型A C‑DC变换器处于负半周模态P时, 谐振电感电流 iLr、 励磁电感电流 iLm与
谐振电容电压 vCr为:
(5)
式中,
为负半周模态P下的谐振电感电流函数; ILrP‑为负半周模态P下的谐振电
感电流iLrP‑的幅值;φP‑为负半周模态P下的谐振电感电流 iLrP‑的初始相位;
为负半
周模态P下的励磁电感电流函数; In为负半周模态P下的励磁电感电流 iLmP‑的初始电流;
为负半周模态P下的谐振电容电压函数;
4) 当LLC单级型A C‑DC变换器处于负半周模态O时, 谐振电感电流 iLr、 励磁电感电流 iLm与
谐振电容电压 vCr为:
(6)
式中,
为负半周模态O下的谐振电感电流函数;
为负半周模态O下的谐振电权 利 要 求 书 2/5 页
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CN 115473442 A
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专利 LLC单级型AC-DC变换器数值分析建模与边界功率控制方法
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