一种三相交错LLC均流优化方法及系统

技术领域

本发明属于设计方法领域，具体涉及一种三相交错LLC均流优化方法及系统。

背景技术

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。

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。而三相交错LLC在一定程度上抑制了电流的不均衡，但电流不平衡的问题依然存在。因此，在调试三相交错LLC变换器的过程中需要对各相谐振参数进行微调以保证各相谐振频率相同，但电路各部分的杂散电感通常难以准确测量，给三相交错LLC的调试带来了一定的困难。

基于上述原因，本发明提出了一种减小杂散电感影响的三相交错LLC均流优化策略。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种三相交错LLC均流优化方法及系统，使用谐振的方法测量每一相的杂散电容和电感，从而调整每一相的谐振参数并优化均流特性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种三相交错LLC均流优化方法，包括以下步骤：

将变压器次级绕组短路；

在另外两相桥臂下管导通的情况下分别测量每相单独工作时的谐振参数，获得每相电压电流波形相位相同时的谐振频率；

基于所述谐振频率，分别计算解耦得到每相谐振电感；

基于解耦的每相谐振电感，获得与目标值之间的误差；

基于所述误差，调整谐振电感使各相参数一致，以优化杂散参数对均流特性的影响。

优选的，获得每相电压电流波形相位相同时的谐振频率的方法包括：

调整待测相的开关频率；

同时测量待测相的电压和电流波形；

调节所述开关频率，使得电压和电流波形相位相同，并记录对应的开关频率作为谐振频率。

优选的，基于所述谐振频率，分别计算解耦得到每相谐振电感的方法包括：

式中，ω

优选的，当输入侧谐振网络是Y型连接，需要加入变换

式中L

本发明还提供了一种三相交错LLC均流优化系统，包括：短路模块、谐振频率获取模块、第一计算模块、第二计算模块和优化模块；

所述短路模块用于将变压器次级绕组短路；

所述谐振频率获取模块用于在另外两相桥臂下管导通的情况下分别测量每相单独工作时的谐振参数，获得每相电压电流波形相位相同时的谐振频率；

所述第一计算模块用于基于所述谐振频率，分别计算解耦得到每相谐振电感；

所述第二计算模块用于基于解耦的每相谐振电感，获得与目标值之间的误差；

所述优化模块用于基于所述误差，调整谐振电感使各相参数一致，以优化杂散参数对均流特性的影响。

优选的，谐振频率获取模块包括：第一测量单元、第二测量单元和调节单元；

所述第一测量单元用于测量待测相的开关频率；

所述第二测量单元用于测量待测相的电压和电流波形；

所述调节单元用于调节所述开关频率，使得电压和电流波形相位相同，并记录对应的开关频率作为谐振频率。

优选的，基于所述谐振频率，分别计算解耦得到每相谐振电感的过程包括：

式中，ω

优选的，当输入侧谐振网络是Y型连接，需要加入变换

式中L

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明是一种减小杂散电感影响的三相交错LLC均流优化方法及系统，主要解决了杂散参数难以测量的问题，使用谐振法对各相单独工作时的谐振参数进行测量，然后解耦到每一相的谐振参数。对于谐振电感及均流特性的调节有一定的帮助，并有希望实现自动化测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的优化方法中测试时谐振回路的等效电路；

图2为使用本方案调节谐振电感量的流程图；

图3为本发明的谐振回路的等效原理图，其中，(a)为谐振电感Y接法下谐振回路的等效原理图，(b)为谐振电感△接法下谐振回路的等效原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本发明提供了一种减小杂散电感影响的三相交错LLC均流优化方法。包括在变压器副边绕组短路的状态下测量各相谐振频率，根据半桥中点电压与对应相电流波形可以判断开关频率是否等于谐振频率。通过调整谐振电感或电容分别调整各相谐振频率以优化杂散参数对均流特性的影响。

在本实施例中，控制两个非测量相的桥臂下管导通。具体的：首先将次级短路，在测量A相谐振频率时，B相和C相半桥保持下管导通。通过观察A相电流和电压的相位是否一致可以判断此时A相是否处在谐振频率上。

在本实施例中，如图1所示，为本发明提供的优化方法中测试时谐振回路的等效电路。调整待测相的开关频率，同时测量电压和电流波形，调节开关频率使得电压和电流相位相同并记录开关频率。对其他两相进行相同操作，记录三个开关频率f

在本实施例中，设

在本实施例中，可以得到感兴趣的三个参数(解耦出的包含杂散电感的实

际谐振电感值L

其中ω

C

进一步地，如图3中的(a)、(b)所示，如果输入侧谐振网络是Y型连接，需要加入变换。根据星三角变换可以将谐振电感及漏感变为Y型连接，变换后的谐振电感(L

式中，L

″′

L

本发明提出的一种减小杂散电感影响的三相交错LLC均流优化方法。主要包括：短路次级绕组，在另外两相桥臂下管导通的情况下分别测量每相单独工作时的谐振参数，通过单独工作时观察电压电流波形是否相位相同确定是否处在谐振频率。分别测量谐振频率后可以计算解耦得到每相谐振电感，从而得到与目标值之间的误差，进而通过增大或减小气隙和匝数的方法调节谐振电感直到达到目标值。

在具体的实例中，通过以下步骤计算三相交错LLC变换器的均流特性：

步骤一：短路次级绕组

步骤二：将B相和C相下管导通，A相施加占空比50％方波，测量A相电压和电流

步骤三：调节A相频率使得电压和电流相位相同，记录谐振频率

步骤四：重复上述操作，测试并记录B相和C相在相同操作下的谐振频率，即在测量每一相时让另外两相半桥维持下管导通的状态

步骤五：代入公式，计算得到包含杂散电感的各相实际谐振电感以及电感距离目标值的误差。

如图2所示，根据本发明调节谐振电感以改善三相交错并联LLC均流特性的流程图。

与现有的优化流程相比，使用该方法能够更加方便地测量每一相的杂散电感值以及与设计值之间的差距，解决了电路中杂散电感难以直接测量的问题。且不需要断开电路就可以利用三相交错LLC的桥臂施加电压激励以分别测试谐振频率，调整谐振电感使之满足设计的目标参数，从而优化均流特性。

实施例二

本发明还提供了一种三相交错LLC均流优化系统，包括：短路模块、谐振频率获取模块、第一计算模块、第二计算模块和优化模块；

短路模块用于将变压器次级绕组短路；

谐振频率获取模块用于在另外两相桥臂下管导通的情况下分别测量每相单独工作时的谐振参数，获得每相电压电流波形相位相同时的谐振频率；

第一计算模块用于基于谐振频率，分别计算解耦得到每相谐振电感；

第二计算模块用于基于解耦的每相谐振电感，获得与目标值之间的误差；

优化模块用于基于误差，调整谐振电感使各相参数一致，以优化杂散参数对均流特性的影响。

在本实施例中，谐振频率获取模块包括：第一测量单元、第二测量单元和调节单元；

第一测量单元用于测量待测相的开关频率；

第二测量单元用于测量待测相的电压和电流波形；

调节单元用于调节开关频率，使得电压和电流波形相位相同，并记录对应的开关频率作为谐振频率。

在本实施例中，基于谐振频率，分别计算解耦得到每相谐振电感的过程包括：

式中，ω

在本实施例中，当输入侧谐振网络是Y型连接，需要加入变换

式中L

本发明的一种减小杂散电感影响的三相交错LLC均流优化策略，在副边绕组短路的状态下测量各相谐振频率，根据半桥中点电压与对应相电流波形可以判断开关频率是否等于谐振频率，使用此时的谐振频率计算实际杂散电感值。通过调整谐振电感或电容分别调整各相谐振频率以优化杂散参数对均流特性的影响。本三相交错LLC均流优化方法可以得到每一相总的杂散电感值，由此可以调整各相的谐振参数以优化三相交错LLC的均流特性。对于三相交错并联LLC的调试和均流过程有一定的指导作用。

本发明在副边绕组短路的状态下单独测量各相谐振频率，根据半桥中点电压与对应相电流波形可以判断开关频率是否等于当前谐振网络的谐振频率，使用此时的谐振频率间接计算实际杂散电感值。

本发明是一种减小杂散电感影响的三相交错LLC均流优化策略，主要解决了杂散参数难以测量的问题，使用谐振法对各相单独工作时的谐振参数进行测量，然后解耦到每一相的谐振参数。对于谐振电感及均流特性的调节有一定的帮助，并有希望实现自动化测量。

以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。