(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211420876.2 (22)申请日 2022.11.15 (71)申请人 四川大学 地址 610065 四川省成 都市武侯区一环路 南一段24号 (72)发明人 罗欢　周步祥　臧天磊　赵崇付　 (74)专利代理 机构 成都禾创知家知识产权代理 有限公司 51284 专利代理师 刘凯 (51)Int.Cl. H02M 3/335(2006.01) H02M 7/06(2006.01) H02M 1/44(2007.01) H02M 1/42(2007.01) H02M 1/12(2006.01)H02M 1/14(2006.01) G06F 30/18(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 LLC单级型AC-DC变换器数值分析建模与边 界功率控制方法 (57)摘要 本发明公开一种LLC单级型AC ‑DC变换器数 值分析建模与边界功率控制方法， 建模： 根据EMI 滤波电容纹波确立谐振腔电压； 建立开关周期内 正负半周的谐振电流电压函数； 建立谐振模态切 换与正负半周切换时的谐振电流电压连续性方 程； 根据谐振电流函数建立输入电流方程； 联立 超越方程组进行模型求解， 计算开关频率与其它 谐振电流电压关键参数； 控制瞬时功率始终跟随 的PO模式与PON模式边界功率曲线， 使得变换器 在半个工频周期均工作于PO与PON的临界模式， 在避免PON模式的前提下， 实现最小的电流有效 值。 本发明能够在全输入电压范围与宽负载范围 内实现变换器软开关运行、 输出电压稳定调节与 高功率因数， 促进电力电子装置的低谐波、 高效 率运行与小型化发展。 权利要求书5页 说明书19页 附图16页 CN 115473442 A 2022.12.13 CN 115473442 A 1.一种LLC单级型AC ‑DC变换器数值分析建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 根据E MI滤波电容纹波确立谐振腔电压； 步骤2： 建立 开关周期内正负半周的谐振电流电压函数； 步骤3： 建立谐振 模态切换与正负半周切换时的谐振电流电压连续 性方程； 步骤4： 根据谐振电流 函数建立输入电流方程； 步骤5： 联立超 越方程组进行模型求 解， 计算开关频率与其它谐振电流电压关键参数。 2.根据权利 要求1所述的LLC单级型AC ‑DC变换器数值分析建模方法， 其特征在于， 所述 步骤1中根据E MI滤波电容纹波确立谐振腔电压具体为： LLC单级型AC ‑DC变换器的拓扑结构中， 在开关周期的负半周， 开关管Q2导通， 使得谐振 腔电压vab为零， 开关管Q1关断， 使得EMI 滤波器与谐振腔断开， 输入电流 iin对滤波电容充电， 滤波电容电压上升， 滤波电容电压为： （1） 式中， 为负半周的滤波电容电压函数； vrec为整流输入电压； Cf为滤波电容； Ts为 开关周期； t为时间； 在开关周期的正半周， 开关管Q1导通， 开关管Q2关断， 谐振腔电压 vab等于滤波电容电压 vCf； 由于滤波电容 放电， 导致电压下降， 则正半周的谐振腔电压由电荷守恒近似为： （2） 式中， 为正半周的谐振腔电压函数； 为正半周的滤波电容电压函数。 3.根据权利 要求1所述的LLC单级型AC ‑DC变换器数值分析建模方法， 其特征在于， 所述 步骤2中正负半周的谐振电流电压函数 具体包括： 1） 当LLC单级型A C‑DC变换器处于正半周模态P时， 谐振电感电流 iLr、 励磁电感电流 iLm与 谐振电容电压 vCr为： （3） 式中， 为正半周模态P下的谐振电感电流函数； 为正半周的谐振腔电压； 为正半周模态P下的谐振电感 Lr与谐振电容 Cr的串联谐振等效阻抗； 为 谐振电感 Lr与谐振电容Cr的串联谐 振角频率； 为正半周模态P下的励磁电感电流函 数；‑Im为正半周模态P下的谐振电感电流 iLrP+的初始电流； φP+为正半周模态P下的谐振电 感电流iLrP+的初始相位； N为变压器匝比； Vo为输出电压； Lm为励磁电感； 为正半周权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115473442 A 2模态P下的谐振电容电压函数； t为时间； 2） 当LLC单级型A C‑DC变换器处于正半周模态O时， 谐振电感电流 iLr、 励磁电感电流 iLm与 谐振电容电压 vCr为： （4） 式中， 为正半周模态O下的谐振电感电流函数； ZrO+为正半周模态O下的谐振电 感Lr与谐振电容 Cr的串联谐振等效阻抗； 为谐振电感 Lr、 励磁电感 Lm 与谐振电容 Cr的串联谐振角频率； φO+为正半周模态O下的谐振电感电流 iLrO+的初始相位； 为正半周模态O下的励磁电感电流函数； 为正半周模态P下的谐振电容电 压函数； 3） 当LLC单级型A C‑DC变换器处于负半周模态P时， 谐振电感电流 iLr、 励磁电感电流 iLm与 谐振电容电压 vCr为： （5） 式中， 为负半周模态P下的谐振电感电流函数； ILrP‑为负半周模态P下的谐振电 感电流iLrP‑的幅值；φP‑为负半周模态P下的谐振电感电流 iLrP‑的初始相位； 为负半 周模态P下的励磁电感电流函数； In为负半周模态P下的励磁电感电流 iLmP‑的初始电流； 为负半周模态P下的谐振电容电压函数； 4） 当LLC单级型A C‑DC变换器处于负半周模态O时， 谐振电感电流 iLr、 励磁电感电流 iLm与 谐振电容电压 vCr为： （6） 式中， 为负半周模态O下的谐振电感电流函数； 为负半周模态O下的谐振电权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115473442 A 3