本發明專利技術公開一種基于電感耦合設計的LCLC諧振變換器，包括依次設置的逆變單元、LCLC諧振腔單元、變壓器和整流單元，逆變單元由輸入電源和全橋開關電路組成，逆變單元上的輸出節點分別為A節點和B節點；LCLC諧振腔單元包括諧振電感、勵磁電感、諧振電容和勵磁電容；變壓器連接在LCLC諧振腔單元的輸出端；整流單元由四個功率開關管組成；變壓器的原邊側繞組一端通過諧振電感與A節點連接；變壓器的原邊側繞組另一端通過諧振電容與B節點連接；勵磁電感與勵磁電容串聯后與變壓器的原邊側繞組并聯；諧振電感和勵磁電感通過共用磁芯實現磁耦合，異名端連接在同一點上以產生互感M，所述互感M用于補償變壓器產生的漏感Lk對諧振頻率的偏移。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及lclc諧振變換器，特別是涉及一種基于電感耦合設計的lclc諧振變換器。
技術介紹
1、近年來，隨著科技進步，電力電子技術的不斷突破，隔離型諧振變流裝置在直流樓宇領域和直流配用電系統建設過程中特別是分布式儲能和新能源場景中得到了廣泛的應用，而拓撲變換技術與新型寬禁帶器件的應用技術不斷進步突破，使得高效高功率密度成為電力電子裝置的發展方向，特別是在戶用儲能，戶用適配領域的應用需求，更是對效率、體積、寬增益以及數字控制技術有著嚴苛的要求。傳統llc、cllc等諧振拓撲，由于其較好的開關電壓應力與良好的emi特性，受到了廣泛的關注。但是隔離型諧振拓撲在升壓實現的時候往往采用調頻控制方法，而該方法多在1～1.2倍的標準化電壓增益范圍內調節，調節范圍較為狹窄，大于1.2的工況則需要進一步降低電感比，而這往往會導致變換器品質因數的降低，使效率下降。對此，lclc拓撲的提出通過變壓器兩端并聯lm，cm等效勵磁電路，實現等效勵磁電感隨開關頻率的可變應用，進而實現了額定點高電感比，而遠離諧振頻率，電感比快速跌落，拓寬了增益范圍，兼顧了效率和款增益特性。但該應用往往局限于理想拓撲分析中，真實應用時，lclc拓撲變壓器中的漏感不能忽略，漏感會導致參數設計偏差，破壞理想諧振結構，引入新的諧振點，進而導致額定設計效率急劇下降，因此亟需針對lclc拓撲提出一種不引入外加器件而有效抑制漏感的設計方法，繼承軟開關和寬增益特性，并解決漏感導致效率損失問題，最終兼顧效率與寬增益的兼顧問題。
技術實現思路
>1、本專利技術的目的是為了克服現有技術中的不足，基于lclc諧振拓撲針對變壓器漏感導致的參數設計偏差以及效率低下的問題，提供一種基于電感耦合設計的lclc諧振變換器，利用并聯勵磁電感和諧振電感的耦合異化同名端效果，等效在漏感之路上串聯互感作用，進而通過耦合電感系數的設計，實現互感與漏感的抵消，解決現有lclc拓撲應用時漏感導致的參數設計偏差造成的增益偏差以及無功環流引入，最終導致真實應用效率衰減的問題，可以實現理論理想化模型應用，解決漏感導致增益以及諧振偏差問題并繼承軟開關特性與lclc寬增益優勢，為諧振變換器的寬增益高效率應用提供了新的思路。2、本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：
3、一種基于電感耦合設計的lclc諧振變換器，包括依次設置的逆變單元、lclc諧振腔單元、變壓器和整流單元，逆變單元由輸入電源和全橋開關電路組成，全橋開關電路包括四個開關管，逆變單元上的輸出節點分別為a節點和b節點；lclc諧振腔單元包括諧振電感、勵磁電感、諧振電容和勵磁電容；變壓器連接在lclc諧振腔單元的輸出端；整流單元由四個功率開關管組成，用于輸出穩定的直流電壓；其特征在于，
4、所述變壓器的原邊側繞組一端通過諧振電感與a節點連接；
5、變壓器的原邊側繞組另一端通過諧振電容與b節點連接；
6、勵磁電感與勵磁電容串聯后與變壓器的原邊側繞組并聯；
7、諧振電感和勵磁電感通過共用磁芯實現磁耦合，異名端連接在同一點上以產生互感m，所述互感m用于補償變壓器產生的漏感lk對諧振頻率的偏移。
8、進一步的，通過調節開關頻率控制輸出電壓，以適應不同負載條件。
9、進一步的，互感m的互感系數范圍為0～1。
10、與現有技術相比，本專利技術技術方案通過電感耦合設計，有效解決了傳統lclc拓撲在實際應用中因漏感影響而導致的性能問題，所帶來的有益效果是：
11、1.實現漏感抑制：通過將勵磁電感和諧振電感的異名端連接在同一點上，并設計適當的耦合系數，引入互感m，使互感與變壓器漏感在等效電路中相互抵消，有效抑制了漏感對諧振腔結構的破壞，形成理想諧振網絡。解決了因漏感導致的諧振點偏離理論計算值和增益特性偏差問題，保證電路工作接近理想狀態。
12、2.提升電路效率：通過抑制漏感引入的無功損耗，本專利技術繼承了lclc拓撲的寬增益和軟開關優勢，避免了漏感引發的額外功率損耗，顯著提高了整體轉換效率，為高效功率轉換提供了有力保障。
13、3.拓寬增益范圍：本專利技術利用耦合設計調整等效勵磁電感，結合lclc的窄頻寬增益特性，實現了寬增益范圍下的高效運行，滿足儲能轉換、直流適配以及光伏應用等場景對高增益的需求。
14、4.降低設計復雜性：本專利技術無需增加額外的電感或其他元件，利用變壓器結構本身的耦合效應進行設計，減少了硬件成本和電路復雜度，同時降低了對元器件性能的依賴，為電感元件設計帶來便利，進一步提升電路工作效率，簡化了電路設計與優化過程。
15、5.兼容傳統控制策略：本專利技術與傳統llc諧振變換器的控制方式一致，無需引入新的復雜控制算法，便于與現有技術兼容和推廣應用。
16、6.提升應用適應性：本專利技術特別適用于儲能、光伏、直流適配器等需要高效、高增益和高功率密度的應用場景，能夠顯著提升隔離型諧振變換器在這些領域的應用性能，滿足分布式儲能和新能源設備的發展需求。
17、綜上，本專利技術在繼承lclc寬增益及軟開關優點的基礎上，進一步克服了漏感帶來的限制，為諧振變換器的高效寬增益應用提供了全新的技術解決方案。
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【技術保護點】
1.一種基于電感耦合設計的LCLC諧振變換器，包括依次設置的逆變單元、LCLC諧振腔單元、變壓器和整流單元，逆變單元由輸入電源和全橋開關電路組成，全橋開關電路包括四個開關管，逆變單元上的輸出節點分別為A節點和B節點；LCLC諧振腔單元包括諧振電感(Lr)、勵磁電感(Lm)、諧振電容(Cr)和勵磁電容(Cm)；變壓器連接在LCLC諧振腔單元的輸出端；整流單元由四個功率開關管組成，用于輸出穩定的直流電壓；其特征在于，
2.根據權利要求1所述一種基于電感耦合設計的LCLC諧振變換器，其特征在于，通過調節開關頻率控制輸出電壓，以適應不同負載條件。
3.根據權利要求1所述一種基于電感耦合設計的LCLC諧振變換器，其特征在于，互感M的互感系數范圍為0～1。
【技術特征摘要】
1.一種基于電感耦合設計的lclc諧振變換器，包括依次設置的逆變單元、lclc諧振腔單元、變壓器和整流單元，逆變單元由輸入電源和全橋開關電路組成，全橋開關電路包括四個開關管，逆變單元上的輸出節點分別為a節點和b節點；lclc諧振腔單元包括諧振電感(lr)、勵磁電感(lm)、諧振電容(cr)和勵磁電容(cm)；變壓器連接在lclc諧振腔單...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王俊鑫，陳博，劉瑞煌，王議鋒，白舒彧，王鑫達，馬小勇，陳夢穎，楊亦沐，林宇恒，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：
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