[发明专利]一种充电模块变换器谐振网络设计方法及系统

说明书

本发明公开了一种充电模块变换器谐振网络设计方法及系统，包括：确定变换器谐振网络拓扑结构；将变换器谐振网络拓扑结构转化为三相相互独立的线性等效电路；分别计算最小交流电压增益比和最大交流电压增益比；初步确定L_n和Q的值；分别判断在最小交流电压增益点和最大交流电压增益点时，开关频率是否满足设计要求；如果不满足，重新确定L_n和Q的值；如果满足，计算变压器副边整流部分、输出电容和负载对应的电阻折算到变压器原边后的等效电阻值以及谐振电容、谐振电感和励磁电感的值。本发明有益效果：通过对三相交错式LLC变换器分析计算，给出了通用的设计流程，旨在为加速工程设计周期，缩短设计迭代验证次数，为工程设计提供理论依据。

技术领域

本发明涉及新能源电动汽车充电技术领域，特别是涉及一种充电模块变换器谐振网络设计方法及系统。

背景技术

电动汽车充电模块作为直流充电桩的电能核心转换装置，在充电桩内部装置中起到非常关键的作用，充电模块的发展也大大推动直流充电桩的发展。近年来，为了实现高效率，高功率密度，大部分充电模块采用LLC谐振变换器。LLC谐振变换器以其高效率，高功率密度，可实现全功率范围的零电压开通(ZVS)等特点，在新能源汽车充电模块、可再生能源并网等领域得到了广泛的应用。传统的LLC变换器均采用全桥或半桥功率变换拓扑，激励单个谐振网络，实现能量从变压器原边到副边的传输。如果对功率等级的需求更高，只能采用模块并联的解决方案。然而，随着新能源汽车充电市场对功率密度的需求进一步提高，传统的LLC变换器已难以满足要求。

但是随着充电桩的发展，又对充电模块提出了新的要求，要求充电模块具有宽输出范围、宽恒功率输出段、高功率密度等性能。传统的全桥或者半桥LLC已经无法很好满足上述性能指标，近年来，三相交错式LLC变换器得到了广泛关注。相比传统的LLC变换器，三相交错式的拓扑结构具有输出电压纹波小，功率密度更高等优点。谐振网络设计合理与否，直接决定LLC变换器是否工作在合理状态，是关系到LLC变换器性能的主要因素。由于三相交错式LLC变换器应用于工程实践时间较短，且谐振网络更加复杂，大多数专利文献仅对其工作模态进行定性分析，尚无科技文献给出关于谐振网络的具体计算和设计方法。

三相交错式LLC变换器是在单相LLC变换器的基础上演化而来的一种电路拓扑，其分析手段和传统的单相LLC变换器在本质上是一致的。但是，工作模态又不尽相同，如果直接套用单相LLC变换器谐振网络的计算设计方法，会带来很大的计算误差，甚至与三相交错式LLC变换器的实际工况差异很大。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出一种充电模块变换器谐振网络设计方法及系统，能够加速工程设计周期，缩短设计迭代验证次数，为工程设计提供理论依据。

在一个或多个实施方式中公开的一种充电模块变换器谐振网络设计方法，包括：

确定变换器谐振网络拓扑结构，确定变压器匝数比；

将变换器谐振网络拓扑结构转化为三相相互独立的线性等效电路；

分别计算最小交流电压增益比和最大交流电压增益比；

定义L_n为励磁电感与谐振电感的比值，Q是谐振电感与谐振电容比值的均方根与变压器副边整流部分、输出电容和负载对应的电阻折算到变压器原边后的等效电阻的比值，根据经验公式，初步确定L_n和Q的值；

分别判断在最小交流电压增益点和最大交流电压增益点时，开关频率是否满足设计要求；如果不满足要求，重新确定L_n和Q的值；如果满足要求，计算变压器副边整流部分、输出电容和负载对应的等效电阻折算到变压器原边后的电阻值；

分别计算谐振电容、谐振电感和励磁电感的值。