信息学院王浩宇课题组提出适用于车载充电的全范围高能效谐振电路

ON2018-10-15CATEGORY科研进展

2018真人投注网信息学院先进电力与能源系统中心(PEARL)王浩宇教授课题组提出了一种新型可重构的LLC谐振电路结构,与同类型拓扑构型相比,该电路可在更窄的开关频率调节范围内实现更宽的电压输出范围,进而取得更高的能量转换效率,适用于插电式电动车电池组充电场景。近日,该成果以“A Five-Switch Bridge Based Reconfigurable LLC Converter for Deeply-Depleted PEV Charging Applications” 为题,于电力电子领域顶级期刊《IEEE Transactions on Power Electronics》(影响因子6.812)上在线发表。

由于能源危机与环境问题带来的严峻挑战,插电式电动车因其节能、污染低等优点受到越来越多的关注。如何针对电池组的宽电压范围实现高能效车载充电,是电动汽车技术的一个研究重点。LLC谐振变换器以其转换效率高、功率密度大、和电磁干扰低等优点而被用来作为车载充电的一个主流电路。然而传统LLC谐振电路为了拓宽电压输出范围,需要相应地增大开关频率调节范围。这样会增大损耗、降低转换效率,并给电路的参数设计带来很大的挑战。

为了实现宽电压范围下的窄频率调节范围,PEARL实验室提出了一种新型可重构的原边桥结构。通过控制该原边桥的不同开关处于常通或者常断状态,此可重构桥LLC谐振电路可以根据不同输出电压要求工作在调压比为1:2:3:4的四种模态下,即集成半桥、半桥、混合桥和全桥模态。在四种不同调压比模态的帮助下,需要由频率调节控制的输出电压变化范围的将被大大减小,进而同时实现了宽输出电压范围和窄频率调节范围,这有助于整个电路取得更高的转换效率。

该新型电路拓扑在电动汽车、光伏发电等需要宽调压范围的应用场景具备明显优势。同时,所提出的设计思想可以拓展到其它工况变化剧烈的应用场景中。

该项工作全部在上科大完成,2016级硕士研究生李诚为第一作者,2018届硕士毕业生尚明为第三作者,浩宇为通讯作者,上科大为第一完成单位。该项研究得到了上科大科研启动基金,国家自然科学基金和上海市扬帆计划的支持。

论文链接:https://ieeexplore.ieee.org/document/8486680/


提出的基于可重构桥的LLC谐振电路拓扑

电压增益随开关频率变化曲线

模态切换的示波器波形图

李诚、王浩宇教授(左起)在实验室