[發(fā)明專利]諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器及隔離型直流變換器及其參數(shù)設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011387145.3
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112600414B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳西奇;李睿
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M3/335
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 劉翠

本發(fā)明提供了一種諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器及隔離型直流變換器及其參數(shù)設(shè)計(jì)方法。其中，基于非隔離型諧振網(wǎng)絡(luò)和變壓器實(shí)現(xiàn)隔離型諧振網(wǎng)絡(luò)，基于隔離型諧振網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)隔離型直流變換器。最終得到的隔離型直流變換器，包括：第一交直流變換電路、第二交直流變換電路和隔離型諧振網(wǎng)絡(luò)；第一交直流變換電路的直流端口作為隔離型直流變換器的第一直流端口，第一交直流變換電路的交流端口連接隔離型諧振網(wǎng)絡(luò)的第一交流端口；第二交直流變換電路的直流端口作為隔離型直流變換器的第二直流端口連接電池，第二交直流變換電路的交流端口連接隔離型諧振網(wǎng)絡(luò)的第二交流端口。通過本發(fā)明，設(shè)計(jì)的隔離型直流變換電路電壓增益范圍寬，變換器效率更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流功率變換技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器及隔離型直流變換器及其參數(shù)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

隨著可再生能源的快速發(fā)展，新能源分布式接入和微電網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合正在逐漸改變傳統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)分布式能源更大限度的利用；同時(shí)，由于可再生能源間歇性、不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，儲(chǔ)能系統(tǒng)在風(fēng)光微電網(wǎng)中的按需接入可以提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。在分布式發(fā)電和儲(chǔ)能領(lǐng)域的背景下，隔離型的高功率密度高效率雙向運(yùn)行的DC/DC變換器一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。

LLC諧振變換器是在串聯(lián)諧振變換器的基礎(chǔ)上引入變壓器勵(lì)磁電感作為第三個(gè)并聯(lián)諧振元件，由于勵(lì)磁電感的引入，感性電流增大，LLC電路的軟開關(guān)范圍比SRC變換器大，可以在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)輸入側(cè)開關(guān)管的零電壓開通(Zero Voltage Switch，ZVS)和輸出側(cè)的零電流關(guān)斷(Zero Current Switch，ZCS)，有助于運(yùn)行效率的提升。同時(shí)，LLC變換器具有三個(gè)串并聯(lián)諧振元件，組成了一個(gè)帶通濾波器，因此電壓增益調(diào)節(jié)范圍可以超過1，即電路可以工作在降壓和升壓模式，其應(yīng)用領(lǐng)域較廣泛。

LLC變換器固定電壓增益時(shí)具有較高的傳輸效率，但是在面對寬電壓范圍的應(yīng)用時(shí)，要減小勵(lì)磁電感的取值來實(shí)現(xiàn)更寬的電壓增益范圍，減小勵(lì)磁電感同時(shí)會(huì)導(dǎo)致LLC變換器的輸入側(cè)的感性勵(lì)磁電流變大，輸入側(cè)的開關(guān)導(dǎo)通損耗和關(guān)斷損耗都相應(yīng)增加，電路的傳輸效率降低。所以傳統(tǒng)LLC變換器的參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)存在寬電壓范圍和高效率的矛盾。

現(xiàn)有技術(shù)中，已有以下一些面向?qū)掚妷悍秶鶯LC變換器效率提升的方法被提出：

(1)公開號為CN108521217A和CN108494258A的中國發(fā)明專利申請，提出了兩種參數(shù)優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法，通過反復(fù)迭代尋找出使得LLC變換器既能實(shí)現(xiàn)所需電壓增益同時(shí)使得損耗最小的一組參數(shù)，但是都只是在寬電壓范圍和高效率的矛盾之間尋找一個(gè)最優(yōu)值，沒有從根本上解決兩者之間的矛盾。

(2)公開號為CN111181409A的中國發(fā)明專利申請，提出一種寬輸出增益多諧振腔的LLC變換器，通過變換諧振腔的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)寬電壓工作范圍，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加的元件較多，不利于成本減少和功率密度的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器及隔離型直流變換器及其參數(shù)設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種非隔離型諧振網(wǎng)絡(luò)，包括：第一電感、第一電容、第一交流端口、第二電感、第二電容、第二交流端口以及第三電感；其中，

所述第一電感的一端和所述第一電容的一端串聯(lián)連接，所述第一電感的另一端連接到所述第一交流端口的第一交流端，所述第一電容的另一端連接到所述第二交流端口的第一交流端；

所述第一交流端口的第二交流端與所述第二交流端口的第二交流端相連；

所述第三電感和所述第二電容并聯(lián)連接后再與所述第二電感串聯(lián)連接組成一支路，所述支路與所述第二交流端口并聯(lián)連接。

根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面，提供了一種上述非隔離型諧振網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，包括：