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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明公开了一种三相谐振开关电容变换器效率优化方法，根据三相谐振开关电容变换器的工作频率和负载电流，通过调节比例因数r的大小，可以改变第一、二、三相的占空比，从而在充放电负荷不变的条件下，调节第一、二、三相的谐振电流，进而调节三相谐振开关电容变换器拓扑损耗，因此最终只需获取到三相谐振开关电容变换器拓扑损耗最小时对应的比例因数r和品质因素Q，从而得到三相谐振开关电容变换器的效率最优解。

主权项：1.一种三相谐振开关电容变换器效率优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1、根据三相谐振开关电容变换器的拓扑结构，标记开关管S1-S7，谐振电容C1、C2，谐振电感Lr，输入电容Cin，输出电容Cout和负载RL；2、通过采样模块获取三相谐振开关电容变换器的输入电压Vin、负载电流Iout；根据上述采集的电压、电流、计算三相谐振开关电容变换器输出功率Pout： 3、计算三相谐振开关电容变换器的谐振电感电流iLr1、iLr2、iLr3；3.1、计算三相谐振开关电容变换器的谐振电感电流iLr1和iLr2： 其中，A和B分别为iLr1和iLr2的电流幅值；3.2、计算三相谐振开关电容变换器放电相的谐振电感电流iLr3： 其中，D为iLr3的电流幅值；4、计算谐振频率fr；4.1、计算第一充电相、第二充电相和放电相的谐振时间TΦ1、TΦ2、TΦ3： 4.2、计算谐振周期T：T＝TΦ1+TΦ2+TΦ34.3、计算谐振频率fr：fr＝1T5、计算拓扑损耗Ploss；5.1、计算开关损耗PS： Pgate＝VgsQ·frPS＝Pcond+Pgate+Pcoss其中，Pcond为连接损耗，RON1，RON2，RON3分别为三相谐振开关电容变换器第一充电相、第二充电相和放电相的等效电阻，Pcoss为电容损耗，Vds为开关管的漏源极电压，Coss为开关管漏源极的寄生电容，Pgate为驱动损耗，Vgs为开关管的门级和源极之间的电压，Qg为门级电荷；5.2、计算谐振电感损耗PL： η＝2LrILr_peakNLAE其中，DCRL为电感直流电阻，ks、βs、αs为斯坦梅茨系数，vcore为磁芯体积，NL为线圈匝数，AE为有效通磁面积，ILr_peak为谐振电感Lr的电流峰值；5.3、计算电容损耗PC： PC_in＝ESRC_inIout-IAVE12PC_out＝ESRC_outIout-IAVE12+Iout-IAVE22+Iout-IAVE32 其中，PC1、PC2、PC_in和PC_out分别为C1、C2、Cin和Cout的损耗，ESRC1，ESRC2，ESRC_in和ESRC_out分别为C1、C2、Cin和Cout的内阻，IAVE1，IAVE2和IAVE3分别为三相谐振开关电容变换器第一充电相、第二充电相和放电相的谐振电感平均电流；5.4、计算三相谐振开关电容变换器的拓扑损耗Ploss；Ploss＝PS+PL+PC6、效率优化方法数学模型6.1、定义品质因数Q和比例因数r： 6.2、根据平均输入电流公式和电荷平衡公式计算第一充电相、第二充电相和放电相的谐振电感电流幅值；平均输入电流公式： 电荷平衡公式： 由此可得： B＝A；其中，N2＝πIoutLrC2,N3＝πIoutLrC22,6.3、对步骤3中的谐振电感电流iLr1、iLr2、iLr3进行积分，得到第一充电相、第二充电相和放电相的平均电流表达式 其中，t0～t1为第一充电相、第二充电相的积分区间；t2～t3为放电相的积分区间；然后将步骤6.2得到的谐振电感电流幅值代入充电相和放电相的平均电流表达式，得到用r表示的谐振电感平均电流表达式： 其中，N6＝2Iout,N7＝Iout,6.4、将6.3得到的谐振电感平均电流表达式代入5中的拓扑损耗表达式，得到用r和采集模块获取的数据表达的拓扑损耗表达式。6.5、选取不同的r值和Q值，绘制以r为x轴、Q为y轴、三相谐振开关电容变换器的拓扑损耗Ploss为z轴的三维图像；当三相谐振开关电容变换器工作在特定的工作频率下、负载电流为定值时，求取使得Ploss最小的r和Q的解，从而得到三相谐振开关电容变换器的效率最优解。

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百度查询： 电子科技大学 一种三相谐振开关电容变换器效率优化方法