(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 202211420697.9 (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 周步祥　张淼　罗欢　邱一苇　 (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. G06F 30/20(2020.01) H02M 3/335(2006.01) H02M 1/088(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01)G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种基于自适应多项式逼近的LLC变换器参 数设计方法 (57)摘要 本发明公开一种基于自适应多项式逼近的 LLC变换器参数设计方法， 涉及LLC谐振变 换器设 计技术领域； 首先通过数值分析法确定出只工作 于PO模态的谐振腔参数空间； 然后通过设置约束 条件确定 出最终的参数空间， 基于自适应多项式 逼近方法建立起优化目标以及参数空间的代理 模型， 同时也将参数空间利用自适应多项式逼近 方法建立起代理模型； 采用NSGA ‑II算法进行多 目标优化， 设计出最优参数。 本发明方法有效和 合理， 效率高， 在最坏工况下效率能达到94.2%， 峰值效率 为94.93%。 权利要求书4页 说明书12页 附图18页 CN 115495936 A 2022.12.20 CN 115495936 A 1.一种基于自适应多项式逼近的LLC变换器参数设计方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1： 利用LLC谐振变换器工作模态约束、 最小开关频率约束、 原边ZVS实现约束、 谐振 电容电压应力约束， 来确定PO模态中谐振腔三参数： 谐振电感 Lr、 励磁电感 Lm、 谐振电容 Cr的 设计范围， 形成封闭的谐振腔三 参数的参数空间； 步骤2： 采用自适应多项式逼近 方法将谐振电流有效值 Ir_rms、 副边电流有效值 Is_rms和变 压器磁芯损耗 PFe， 与谐振腔三参数的关系建立起显式多项式表达式的代理模型， 同时也将 参数空间利用自适应多 项式逼近方法建立 起代理模型； 步骤3： 采用NSGA ‑II算法进行多目标优化， 成功设计出最优参数。 2.根据权利要求1所述的一种基于自适应多项式逼近的LLC变换器参数设计方法， 其特 征在于， 所述步骤1 中以LLC谐振变换器工作模态约束确定谐振腔三参数的参数 空间具体包 括： 步骤A1： 选择在PO模态与PON模态临界模态进行参数设计， 即在输入电压最小， 输出功 率最大这一点进行LLC变换器参数设计； 步骤A2： 将谐振腔三参数中的两参数以特定步长递增， 求出另一参数在这两参数变化 的同时， 工作在PO模态边界极限值的方法确定出谐振腔三 参数的参数空间； 步骤A3： 采取以谐振电感Lr与谐振电容Cr分别以特定步长， 进行递增， 以工作模态边界 极限的Lm作为因变量， 形成一个参数空间， 上边界为工作模态PO与PON之间的边界， 下边界 为工作模态OPO与PO之间的边界， PO模态工作于上 下边界之间的空间。 3.根据权利要求2所述的一种基于自适应多项式逼近的LLC变换器参数设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤1中以最小开关频率约束确定谐振腔三 参数的参数空间具体包括： 步骤B1： 通过 数值分析法求出开关周期 Ts， 则LLC谐振变换器的开关频率 fs为： （1） 步骤B2： 绘制出开关频率 fs随励磁电感Lm变化而变化的趋势图， 由所述趋势图得出最小 开关频率 fs对应着最大的励磁电感值， 则在寻找工作模态边界极限的励磁电感值时， 由于 下边界是OPO工作模态与PO模态边界， 故对应着PO模态励磁电感 Lm取的最小值， 下边界不 变； 步骤B3： 将上边界重新确定， 以最小开关频率为约束， 提前在上边界PO/P ON边界极限确 定前跳出循环， 确定出 上边界的极限励磁电感值。 4.根据权利要求3所述的一种基于自适应多项式逼近的LLC变换器参数设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤1中以原边ZVS实现约束确定谐振腔三 参数的参数空间具体为： 步骤C1： 为保证原边开关管能实现ZVS， 流经励磁电感 Lm的初始电流 Im需满足在死区时 间内对开关管的结电容充分放电， 由此 得到实现ZVS条件为： （2） 其中，tdead为两个主开关管驱动信号之间的死区时间， Ceq为等效MOSFET的输出电容，  权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115495936 A 2IZVS.min为实现ZVS的最小电流 值；Vin为输入电压； 步骤C2： 流经励磁电感 Lm的初始电流 Im的表达式为： （3） 其中，N为变压器匝比； Vo为输出电压； fr为中间量， 且 ； 由上式知， 最小初始电流 Im对应着最大励磁电感值； 则在最小开关频率约束的基础上， 寻找工作模态边界极限的励磁电感值时， 下边界不变； 步骤C3： 将上边界重新确定， 以ZVS实现为约束， 提前在上边界PO/PON边界极限确定前 跳出循环， 确定出 上边界的极限励磁电感值。 5.根据权利要求4所述的一种基于自适应多项式逼近的LLC变换器参数设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤1中以谐振电容电压应力约束确定谐振腔三 参数的参数空间具体为： 步骤D1： 当L LC谐振变换器工作于PO模态时， 谐振电容电压应力最大值表示 为： （4） 其中，ILrP为P模态下流过谐振电感电流的幅值； ωr为谐振电感和谐振电容共振的角频 率； 步骤D2： 由上式绘制谐振电容最大电压应力随励磁电感变化的趋势图， 由所述趋势图 得出谐振电容最大电压应力对应着最小励磁电感值， 则在寻找工作模态边界极限的励磁电 感值时， 上边界保持不变； 下边界得与 谐振电容最大电压应力约束相结合， 形成一个新的下 边界。 6.根据权利要求5所述的一种基于自适应多项式逼近的LLC变换器参数设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤2具体包括： 步骤2.1： 建立 参数空间上边界代理模型 确定谐振电容电压应力切割后的三维 曲面的上边界为最终形成的参数空间的上边界， 采用勒让德多项式作为正交基底进行自适应多项式逼近， 得到逼近出的参数空间上边界的 代理模型； 将参数空间上边界预测的代理模型的多 项式表达式记为 f1(Cr,Lr)； 步骤2.2： 建立 参数空间下边界代理模型 分别建立起谐振电容最大电压应力约束和工作模态PO和OPO的边界约束 的代理模型， 采用勒让德多项式做为正交基底， 通过自适应多项式逼近法建立工作模态OPO与PO的边界 约束的代理模 型， 以及谐振电容最大电压应力约束的代理模型； 将 工作模态PO和OPO的边界 和谐振电容 最大电压应力约束代理模型的多 项式表达式分别记为 f2(Cr,Lr)、f3(Cr,Lr)； 步骤2.3： 建立谐振电流有效值 Ir_rms、 副边电流有效值 Is_rms和变压器磁芯损耗 PFe与谐 振腔三参数关系的代理模型 Ir_rms是对PO模态下一个开关周期内的谐振电流 求有效值， 将 Ir_rms表示为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115495936 A 3