哈尔滨工业大学李彬彬获国家专利权
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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利一种具备宽电压调节能力的DC/DC变换单元获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119210165B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411552383.3,技术领域涉及:H02M3/335;该发明授权一种具备宽电压调节能力的DC/DC变换单元是由李彬彬;贾泽慧;王志远;教煐宗;徐殿国设计研发完成,并于2024-11-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种具备宽电压调节能力的DC/DC变换单元在说明书摘要公布了:本发明公开了一种具备宽电压调节能力的DCDC变换单元,所述DCDC变换单元包括第一开关管S1、第二开关管S2、输入滤波电容Ci、输出滤波电容Co、谐振电感Lr、第一原边谐振电容Cp1、第二原边谐振电容Cp2、第一副边谐振电容Cs1、第二副边谐振电容Cs2、第一钳位二极管Dp1、第二钳位二极管Dp2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4。本发明的DCDC变换单元可以在较宽输出电压范围内实现全负荷范围内的软开关,同时调频过程正负电压脉宽时间固定,控制方法简单,且可有效降低变压器工作磁密,进而降低变压器体积,非常适用于电动车充电场景。
本发明授权一种具备宽电压调节能力的DC/DC变换单元在权利要求书中公布了:1.一种具备宽电压调节能力的DCDC变换单元的运行控制方法,其特征在于,所述方法利用DCDC变换单元进行宽电压调节,所述DCDC变换单元包括半桥单元、直流电容、谐振电感Lr、原边谐振电容、副边谐振电容、钳位二极管、变压器和整流单元,其中: 半桥单元包括第一开关管S1和第二开关管S2; 直流电容包括输入滤波电容Ci和输出滤波电容Co; 原边谐振电容包括第一原边谐振电容Cp1和第二原边谐振电容Cp2; 副边谐振电容包括第一副边谐振电容Cs1和第二副边谐振电容Cs2; 钳位二极管包括第一钳位二极管Dp1和第二钳位二极管Dp2; 整流单元包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4; 输入端的正极经输入滤波电容Ci的正极分别连接第一开关管S1的集电极和第一原边谐振电容Cp1的正极,输入端的负极经输入滤波电容Ci的负极分别连接第二开关管S2的发射极和第二原边谐振电容Cp2的负极,输入滤波电容Ci的两端构成直流输入端; 第一钳位二极管Dp1的阴极连接第一原边谐振电容Cp1的正极,第一钳位二极管Dp1的阳极连接第一原边谐振电容Cp1的负极; 第二钳位二极管Dp2的阴极连接第二原边谐振电容Cp2的正极,第二钳位二极管Dp1的阳极连接第二原边谐振电容Cp2的负极; 变压器原边同名端经谐振电感Lr连接第一开关管S1与第二开关管S2的中间节点,另一端连接第一原边谐振电容Cp1与第二原边谐振电容Cp2的中间节点; 变压器副边同名端连接第一二极管D1与第三二极管D3的中间节点,另一端连接第二二极管D2与第四二极管D4的中间节点; 第一副边谐振电容Cs1的一端与第二二极管D2的阴极相连,第一副边谐振电容Cs1的另一端与第二二极管D2的阳极相连; 第二副边谐振电容Cs2的一端与第四二极管D4的阴极相连,另一端与第四二极管D4的阳极相连; 输出端的正极经输出滤波电容Co的正极与第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极相连,输出端的负极经输出滤波电容Co的负极与第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阳极相连; 所述方法包括如下步骤: 第一开关管S1和第二开关管S2以50%占空比互补运行,设一个控制周期为T,时间为t0≤t≤t6,其中t0≤t≤t3为前半周期,t3≤t≤t6为后半周期,则有: 一、前半周期 设定t0为初始时刻,且为一个控制周期的起点,初始时刻t0时,第一开关管S1导通; 第一开关模态:t0≤tt1时,t0时刻第一开关管S1处于导通状态,第二开关管S2处于关断状态,第一整流二极管D1导通,第二整流二极管D2、第三整流二极管D3和第四整流二极管D4承受反向电压关断,原边谐振电容与副边谐振电容串联形成等效谐振电容,谐振电感Lr与等效谐振电容开始谐振,变压器一次侧电流ip从零开始按照正弦函数规律增加; 第二开关模态:t1≤tt2时,t1时刻第一原边谐振电容Cp1的电压uCp1下降至0,第一钳位二极管Dp1导通,第一原边谐振电容Cp1和与第二原边谐振电容Cp2的电压保持不变;第一开关管S1处于导通状态,第二开关管S2处于关断状态;第一整流二极管D1导通,第二整流二极管D2、第三整流二极管D3和第四整流二极管D4承受反向电压关断;变压器一次侧绕组电压up为nUo,变压器一次侧电流ip从Ipt1按线性规律下降; 第三开关模态:t2≤tt3时,t2时刻,变压器副边电流is的值线性下降至零,副边二极管实现零电流关断; 二、后半周期 后半周期的控制周期波形与前半周期的控制周期对称,具体控制方法如下: 时刻t3:t3为后半控制周期的起点,此时变压器副边电流即流经谐振电感Lr的值为零,此时开通第二开关管S2,第一原边谐振电容Cp1电压和第二原边谐振电容Cp2电压分别等于零和输出滤波电容Co两端电压Uo; 第四开关模态:t3≤tt4时,t3时刻第一开关管S1处于关断状态,第二开关管S2处于导通状态,第三整流二极管D3导通,第一整流二极管D1、第二整流二极管D2和第四整流二极管D4承受反向电压关断,原边谐振电容与副边谐振电容串联形成等效谐振电容,谐振电感Lr与等效谐振电容开始谐振,变压器一次侧电流ip从零开始按照正弦函数规律增加; 第五开关模态:t4≤tt5时,t4时刻第二原边谐振电容Cp2电压uCp2下降至0,第二钳位二极管Dp2导通,第一原边谐振电容Cp1和与第二原边谐振电容Cp2的电压保持不变;第一开关管S1处于关断状态,第二开关管S2处于导通状态;第二整流二极管D2和第三整流二极管D3导通,第一整流二极管D1和第四整流二极管D4承受反向电压关断;变压器一次侧绕组电压up为nUo,变压器一次侧电流ip从Ipt1按线性规律下降; 第六开关模态:t5≤tt6时,t5时刻,变压器副边电流is的值线性下降至零,副边二极管实现零电流关断。
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