[发明专利]基于优化参数计算的无源谐振变换器的拓扑及其控制方法

说明书

本发明提出了一种基于优化参数计算的无源谐振变换器的拓扑及其控制方法，谐振变换腔包括依次串联在第一桥臂电路两端的第二电感、第一电容、第三电感和第一电感；第二电感上并联有第二电容；求解电压增益过程中，计算电感比和品质因数时，谐振电感由所述第一电感的电感量和引入的谐振电感耦合系数的比值表示，谐振电感耦合系数等于所述第一电感的电感量除所述第一电感的电感量与第二电感的电感量求和之后的商；本发明在经典LLC谐振基础上增加了两个谐振器件，实现了广泛应用于宽范围电压输入、轻载、重载和宽范围电压输出的场合的目的；同时针对改进后的拓扑，提出的分析方法，可以避免多谐振器件的因素，便于理解，能够快速得出各参数取值。

技术领域

本发明属于无源谐振变换器技术领域，尤其涉及一种基于优化参数计算的无源谐振变换器的拓扑及其控制方法。

背景技术

当前，对于能够进行宽范围输入输出的DC/DC变换器，可以采用两级隔离拓扑方案，前级为不隔离的两电平/三电平BuckBoost电路拓扑，后级为隔离的LLC谐振电路；前级用于调节电压，而后级用于隔离；或者采用单级拓扑的Buck-Boost电路具有良好的效率和动态响应性能，能够在较宽的电压输入范围内进行工作；还可以采用的LLC级联式拓扑同样也是是较为常用的方法；但是，上述各方法中分别存在采用多级转换电路的成本大电路结构复杂、不具备隔离性，开关损耗较大，影响变换器的转换效率、由于开关管和无源器件增多带来功率密度降低，效率降低等问题。

发明人发现，不存在对无源谐振变换器拓扑进行改进后得到仅有一级结构的简单拓扑结构，以满足宽范围电压输入、轻载、重载和宽范围电压输出的应用场合，且通过单纯添加谐振器件个数对无源谐振变换拓扑进行改良后，会直接带来参数多、影响复杂以及分析难度大等问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于优化参数计算的无源谐振变换器的拓扑及其控制方法，本发明在经典LLC谐振基础上增加了两个谐振器件，实现了广泛应用于宽范围电压输入、轻载、重载和宽范围电压输出的场合的目的；同时针对改进后的拓扑，提出的分析方法，可以避免多谐振器件的因素，便于理解，能够快速得出各参数取值。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于优化参数计算的无源谐振变换器的拓扑，采用如下技术方案：

基于优化参数计算的无源谐振变换器的拓扑，包括依次连接的直流电压源、第一桥臂电路、谐振变换腔、变压器、第二桥臂电路和负载；

所述谐振变换腔包括依次串联在所述第一桥臂电路两端的第二电感、第一电容、第三电感和第一电感；所述第二电感上并联有第二电容；

求解电压增益过程中，计算电感比和品质因数时，谐振电感由所述第一电感的电感量和引入的谐振电感耦合系数的比值表示，所述谐振电感耦合系数等于所述第一电感的电感量除所述第一电感的电感量与所述第二电感的电感量求和之后的商。

进一步的，所述第一桥臂电路为全桥逆变电路或半桥逆变电路；所述第二桥臂电路为全桥整流电路或半桥整流电路。

进一步的，所述直流电压源上并联有第三电容，所述负载上并联有第四电容；所述第三电容和所述第四电容为滤波电容。

进一步的，电压增益求解方式为：归一化频率比的四次方、电感比和1减去所述谐振电感耦合系数差三者的乘积作为被减数，归一化频率比的平方、电感比和电容比三者的乘积为减数；被减数和减数的差与阻抗的比值为电压增益。

进一步的，所述电感比为，所述第三电感的电感量比上谐振电感耦合系数和所述第一电感的电感量的积的比值。

进一步的，所述阻抗为，