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专利号: 2020104246701
申请人: 河海大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-08-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可变电容的双向CLLLC谐振变换器,其特征在于:包括一次侧全桥、二次侧全桥和将一次侧全桥及二次侧全桥相连接的CLLLC谐振腔;

CLLLC谐振腔包括变压器T、布设在变压器T两侧的一次侧谐振槽和二次侧谐振槽、以及直流偏置施加电路;

一次侧谐振槽具有两个相串联的一次侧谐振电容C1和C2,二次侧谐振槽具有两个相串联的二次侧谐振电容C3和C4,直流偏置施加电路连接在一次侧谐振电容C1和/或二次侧谐振电容C3的两端,用于向一次侧谐振电容C1和/或二次侧谐振电容C3施加直流偏置;

当一次侧谐振频率和二次侧谐振频率不匹配或偏离工作频率时,通过调节直流偏置施加电路中辅助开关的占空比,从而改变一次侧谐振槽和/或二次侧谐振槽的谐振电容值,进而使得一次侧谐振频率和二次侧谐振频率相匹配或回归工作频率。

2.根据权利要求1所述的可变电容的双向CLLLC谐振变换器,其特征在于:直流偏置施加电路包括依次相互串联的辅助开关Sa、辅助电感La或辅助电阻Ra、第一辅助二极管Da。

3.根据权利要求2所述的可变电容的双向CLLLC谐振变换器,其特征在于:直流偏置施加电路还包括第二辅助二极管,第二辅助二极管并联在辅助电感La或辅助电阻Ra的两端。

4.根据权利要求1或2或3所述的可变电容的双向CLLLC谐振变换器,其特征在于:直流偏置施加电路具有四个,分别为左上箝位电路A1、左下箝位电路A2、右上箝位电路A3和右下箝位电路A4;其中,左上箝位电路A1和左下箝位电路A2均连接在一次侧谐振电容C1的两端,两者施加的偏置方向相反;右上箝位电路A3和右下箝位电路A4连接在二次侧谐振电容C3的两端,两者施加的偏置方向相反。

5.根据权利要求1或2或3所述的可变电容的双向CLLLC谐振变换器,其特征在于:直流偏置施加电路具有两个,分别为左上箝位电路A1或左下箝位电路A2、右上箝位电路A3或右下箝位电路A4;其中,左上箝位电路A1或左下箝位电路A2连接在一次侧谐振电容C1的两端;

右上箝位电路A3或右下箝位电路A4连接在二次侧谐振电容C3的两端。

6.根据权利要求1或2或3所述的可变电容的双向CLLLC谐振变换器,其特征在于:直流偏置施加电路具有两个,分别为左上箝位电路A1和左下箝位电路A2、或右上箝位电路A3和右下箝位电路A4;当两个直流偏置施加电路为左上箝位电路A1和左下箝位电路A2时,均连接在一次侧谐振电容C1的两端,且两者施加的偏置方向相反;当两个直流偏置施加电路为右上箝位电路A3和右下箝位电路A4时,均连接在二次侧谐振电容C3的两端,且两者施加的偏置方向相反。

7.根据权利要求1所述的可变电容的双向CLLLC谐振变换器,其特征在于:一次侧谐振槽包括一次侧谐振电感L1和两个相串联的一次侧谐振电容C1和C2,具有两种拓扑连接结构:拓扑一:一次侧谐振电感L1、一次侧谐振电容C1和C2均相互串联;拓扑二:一次侧谐振电感L1与相串联的一次侧谐振电容C1和C2并联连接;二次侧谐振槽包括二次侧谐振电感L2和两个相串联的二次侧谐振电容C3和C4,具有两种拓扑连接结构:拓扑一:二次侧谐振电感L2、二次侧谐振电容C3和C4均相互串联;拓扑二:二次侧谐振电感L2与相串联的二次侧谐振电容C3和C4并联连接。

8.根据权利要求7所述的可变电容的双向CLLLC谐振变换器,其特征在于:一次侧谐振槽还包括一次侧谐振电感L3和一次侧谐振电容C5;其中,一次侧谐振电感L3、一次侧谐振电容C1、一次侧谐振电容C2、变压器T的一次侧和一次侧谐振电感L1依次串联后,两端连接在一次侧全桥H1上;一次侧谐振电容C5的一端连接在一次侧谐振电感L3和一次侧谐振电容C1之间,另一端与一次侧全桥H1连接;二次侧谐振槽还包括二次侧谐振电感L4和二次侧谐振电容C6;其中,二次侧谐振电感L4、二次侧谐振电容C3、二次侧谐振电容C4、变压器T的二次侧和二次侧谐振电感L2依次串联后,两端连接在二次侧全桥H2上;二次侧谐振电容C6的一端连接在二次侧谐振电感L4和二次侧谐振电容C3之间,另一端与二次侧全桥H2连接。

9.一种可变电容的双向CLLLC谐振变换器的控制方法,其特征在于:假设f1为一次侧谐振频率,f2为二次侧谐振频率,一次侧谐振电容C1两端连接有直流偏置施加电路左上箝位电路A1和/或左下箝位电路A2,二次侧谐振电容C3两端也连接有直流偏置施加电路右上箝位电路A3和/或右下箝位电路A4,当f1和f2不匹配时,具体控制方法为:A)当f1<f2时,设置左上箝位电路A1或左下箝位电路A2中辅助开关Sa的驱动脉冲占空比d1>0.5,且设置右上箝位电路A3或右下箝位电路A4中辅助开关Sa的驱动脉冲占空比d2=

0.5,此时,由于d2=0.5,二次侧谐振电容C3和C4电压无偏置,二次侧谐振电容C3和C4值均保持不变,因而二次侧等效电容值C34和二次侧谐振频率f2保持不变;一次侧谐振电容C1电压正偏置,一次侧谐振电容C2电压负偏置,因而一次侧谐振电容C1和C2值均减小,一次侧等效电容值C12也将相应减小,一次侧谐振频率f1将增大,直至f1=f2;

B)当f1>f2时,设置左上箝位电路A1或左下箝位电路A2中辅助开关Sa的驱动脉冲占空比d1=0.5,且设置右上箝位电路A3或右下箝位电路A4中辅助开关Sa的驱动脉冲占空比d2>

0.5,此时,由于d1=0.5,一次侧谐振电容C1和C2电压无偏置,一次侧谐振电容C1和C2均保持不变,因而一次侧等效电容值C12和一次侧谐振频率f1保持不变;二次侧谐振电容C3电压正偏置,二次侧谐振电容C4电压负偏置,因而二次侧谐振电容C3和C4值均减小,二次侧等效电容值C34也将相应减小,二次侧谐振频率f2将增大,直至f1=f2。

10.根据权利要求9所述的可变电容的双向CLLLC谐振变换器的控制方法,其特征在于:

当一次侧谐振槽包括均相互串联的一次侧谐振电感L1、一次侧谐振电容C1和C2,二次侧谐振槽包括均相互串联的二次侧谐振电感L2、二次侧谐振电容C3和C4,则一次侧谐振频率f1和二次侧谐振频率f2,计算公式分别为:其中,