【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及諧振變換器短路保護(hù)，尤其涉及一種具有自然短路保護(hù)能力的cllc變換器軟啟動控制方法。
技術(shù)介紹
1、目前，雙向全橋(capacitor-inductor-inductor-capacitor，簡稱cllc)諧振變換器憑借其突出的軟開關(guān)特性和優(yōu)秀的雙向功率流動性能，已廣泛應(yīng)用于車網(wǎng)互動系統(tǒng)(v2g)、電池儲能系統(tǒng)(bes)和電力飛機(jī)等各個領(lǐng)域。而除了效率，可靠性也是cllc變換器的一個重要評價指標(biāo)，其中，短路故障保護(hù)是可靠性研究中的一項關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
2、相關(guān)技術(shù)中，cllc變換器的短路故障保護(hù)策略主要是針對變換器在穩(wěn)態(tài)工作中的短路故障，按是否需要額外的保護(hù)電路可分為硬件類保護(hù)和軟件類保護(hù)。但是在實際應(yīng)用中，短路故障通常是由于外部因素導(dǎo)致的，比如，在電動汽車充電場景中，充電樁常年在室外工作，容易受到水浸、積灰和鹽蝕等外部環(huán)境影響而加速老化，這會導(dǎo)致cllc變換器對啟動過程中快速變化的電壓更敏感，而容易在啟動過程中發(fā)生短路故障。
3、然而，上述相關(guān)技術(shù)中的cllc變換器的短路故障保護(hù)策略，保護(hù)成本較高，且一般僅針對穩(wěn)態(tài)工作中的短路保護(hù)，缺少cllc變換器在軟啟動過程中的短路故障保護(hù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
2、為此，本申請的第一個目的在于提出一種具有自然短路保護(hù)能力的cllc變換器軟啟動控制方法，該方法利用開環(huán)占空比控制，能夠?qū)崿F(xiàn)在變換器軟啟動的同時兼顧啟動過程中的短路保護(hù)，提高了cllc變
3、本申請的第二個目的在于提出一種具有自然短路保護(hù)能力的cllc變換器軟啟動控制系統(tǒng)；
4、本申請的第三個目的在于提出一種非臨時性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。
5、為達(dá)上述目的，本申請的第一方面在于提出一種具有自然短路保護(hù)能力的cllc變換器軟啟動控制方法，該方法包括以下步驟：
6、對固定窄脈沖控制下cllc變換器軟啟動過程中的時域工作過程進(jìn)行工作模態(tài)分析，確定cllc變換器軟啟動過程中的能量限制特性；
7、基于所述能量限制特性，設(shè)置所述cllc變換器按照所述工作模態(tài)分析得到的四個工作模態(tài)進(jìn)行工作的邊界條件；
8、在所述邊界條件的限制下，通過占空比迭代的方式計算具有所述能量限制特性的開關(guān)管控制脈沖占空比；
9、按照所述開關(guān)管控制脈沖占空比設(shè)置所述cllc變換器的原邊開關(guān)管控制脈沖，并設(shè)置所述原邊開關(guān)管的開關(guān)頻率等于諧振頻率，以執(zhí)行具有自然短路保護(hù)能力的軟啟動。
10、可選地，在本申請的一個實施例中，在所述cllc變換器空載啟動時，通過以下公式表示所述邊界條件：
11、
12、其中，ucr1是cllc變換器的原邊諧振電壓，ucr2是cllc變換器的副邊諧振電壓，uin是輸入電壓，k＝lm/lr1，lm是勵磁電感，lr1是原邊諧振電感。
13、可選地，在本申請的一個實施例中，所述通過占空比迭代的方式計算具有所述能量限制特性的開關(guān)管控制脈沖占空比，包括：獲取所述cllc變換器的多個基本諧振腔參數(shù)和多個安全閾值，根據(jù)所述多個基本諧振腔參數(shù)設(shè)置所述cllc變換器的工作模態(tài)方程，并根據(jù)所述邊界條件設(shè)置具有所述能量限制特性的占空比閾值；設(shè)置占空比迭代的初始值和迭代步長，并基于所述工作模態(tài)方程，在所述占空比閾值的范圍內(nèi)迭代計算不同占空比對應(yīng)的工作模態(tài)結(jié)果，其中，所述工作模態(tài)結(jié)果包括所述cllc變換器在原邊和副邊的多個諧振參數(shù)；將滿足最優(yōu)占空比條件的占空比作為所述開關(guān)管控制脈沖占空比，其中，所述最優(yōu)占空比條件為每個所述諧振參數(shù)符合對應(yīng)的所述安全閾值且利用副邊諧振電流計算出的輸出電流為最大值。
14、可選地，在本申請的一個實施例中，所述多個安全閾值，包括：原邊諧振電流最大值、原邊諧振電壓最大值、副邊諧振電流最大值和副邊諧振電壓最大值，所述根據(jù)所述多個基本諧振腔參數(shù)設(shè)置所述cllc變換器的工作模態(tài)方程，包括：根據(jù)所述多個基本諧振腔參數(shù)，計算所述cllc變換器的工作模態(tài)方程中的多個變量的數(shù)值；將所述多個變量的數(shù)值代入推導(dǎo)出的所述工作模態(tài)方程。
15、可選地，在本申請的一個實施例中，在所述執(zhí)行具有自然短路保護(hù)能力的軟啟動之后，還包括：檢測當(dāng)前的目標(biāo)電壓增益，通過閉環(huán)控制調(diào)整所述目標(biāo)電壓增益；通過閉環(huán)控制維持穩(wěn)態(tài)電壓，以進(jìn)入穩(wěn)態(tài)閉環(huán)工作階段。
16、可選地，在本申請的一個實施例中，所述通過閉環(huán)控制調(diào)整所述目標(biāo)電壓增益，包括：在所述當(dāng)前的目標(biāo)電壓增益大于1的情況下，通過降低開關(guān)頻率提高增益；在所述當(dāng)前的目標(biāo)電壓增益小于1的情況下，通過提升開關(guān)頻率降低增益。
17、為達(dá)上述目的，本申請的第二方面還提出了一種具有自然短路保護(hù)能力的cllc變換器軟啟動控制系統(tǒng)，包括以下模塊：
18、分析模塊，用于對固定窄脈沖控制下cllc變換器軟啟動過程中的時域工作過程進(jìn)行工作模態(tài)分析，確定cllc變換器軟啟動過程中的能量限制特性；
19、設(shè)置模塊，用于基于所述能量限制特性，設(shè)置所述cllc變換器按照所述工作模態(tài)分析得到的四個工作模態(tài)進(jìn)行工作的邊界條件；
20、計算模塊，用于在所述邊界條件的限制下，通過占空比迭代的方式計算具有所述能量限制特性的開關(guān)管控制脈沖占空比；
21、啟動控制模塊，用于按照所述開關(guān)管控制脈沖占空比設(shè)置所述cllc變換器的原邊開關(guān)管控制脈沖，并設(shè)置所述原邊開關(guān)管的開關(guān)頻率等于諧振頻率，以執(zhí)行具有自然短路保護(hù)能力的軟啟動。
22、為了實現(xiàn)上述實施例，本申請第三方面實施例還提出了一種非臨時性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述第一方面實施例中的具有自然短路保護(hù)能力的cllc變換器軟啟動控制方法。
23、本申請的實施例提供的技術(shù)方案至少帶來以下有益效果：本申請從能量傳輸?shù)囊暯欠治隽薱llc變換器的工作過程，基于工作模態(tài)分析法求解出cllc變換器在固定占空比控制下的時域工作過程，還分析了cllc變換器不同目標(biāo)電壓增益下的典型軟啟動過程，在此基礎(chǔ)上求解出兼顧短路保護(hù)能力的軟啟動控制脈沖占空比，利用開環(huán)占空比控制，能夠?qū)崿F(xiàn)在變換器軟啟動的同時兼顧啟動過程中的短路保護(hù)，實現(xiàn)了在進(jìn)行安全可靠的軟啟動基礎(chǔ)上簡化控制邏輯。從而，本申請可以避免設(shè)置額外的硬件保護(hù)電路以及復(fù)雜的閉環(huán)控制邏輯，降低了cllc變換器短路故障保護(hù)的成本，對不同應(yīng)用場景下的cllc變換器具有較好的遷移性，豐富了cllc變換器短路故障保護(hù)的應(yīng)用場景，提高了cllc變換器短路故障保護(hù)的便捷性、全面性和適用性。
24、本專利技術(shù)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術(shù)的實踐了解到。
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1.一種具有自然短路保護(hù)能力的CLLC變換器軟啟動控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述CLLC變換器空載啟動時，通過以下公式表示所述邊界條件：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過占空比迭代的方式計算具有所述能量限制特性的開關(guān)管控制脈沖占空比，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述多個安全閾值，包括：原邊諧振電流最大值、原邊諧振電壓最大值、副邊諧振電流最大值和副邊諧振電壓最大值，所述根據(jù)所述多個基本諧振腔參數(shù)設(shè)置所述CLLC變換器的工作模態(tài)方程，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述執(zhí)行具有自然短路保護(hù)能力的軟啟動之后，還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述通過閉環(huán)控制調(diào)整所述目標(biāo)電壓增益，包括：
7.一種具有自然短路保護(hù)能力的CLLC變換器軟啟動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計算模塊，具體用于：
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)
10.一種非臨時性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-6中任一項所述的具有自然短路保護(hù)能力的CLLC變換器軟啟動控制方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有自然短路保護(hù)能力的cllc變換器軟啟動控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述cllc變換器空載啟動時，通過以下公式表示所述邊界條件：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過占空比迭代的方式計算具有所述能量限制特性的開關(guān)管控制脈沖占空比，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述多個安全閾值，包括：原邊諧振電流最大值、原邊諧振電壓最大值、副邊諧振電流最大值和副邊諧振電壓最大值，所述根據(jù)所述多個基本諧振腔參數(shù)設(shè)置所述cllc變換器的工作模態(tài)方程，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳歡，張開，孫凱，
申請(專利權(quán))人：清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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