一种部分功率处理LLC谐振变换器效率优化方法及系统与流程

本发明涉及基于部分功率处理的llc谐振变换器的控制优化的，尤其涉及一种部分功率处理llc谐振变换器效率优化方法及系统。

背景技术：

1、随着信息和通信技术的快速发展，数据中心的规模和能耗都在迅速增加，对低输出纹波、宽电压调节范围及快响应速度的高性能服务器电源的需求不断增长。llc谐振变换器由于具有高效率、高功率密度的优势，是目前服务器电源中应用最为广泛的拓扑结构。llc谐振变换器通过调整频率实现输出电压调节的方式，然而，在宽电压增益应用中，开关频率远离谐振点，导致了较大的环流损耗和低效率问题。

2、为满足宽范围llc电压增益和高效率的要求，申请号为202210305976.4的专利提出了一种基于部分功率处理的llc谐振变换器，其包括主功率路径和部分功率路径两部分组成。其中，部分功率处理路径通过在llc变换器的一个输出端口上级联dc/dc变换器后与llc主功率路径输出单元串联，通过对部分功率二次处理的思路来实现了宽范围增益。llc的工作频率直接决定了其主功率路径输出电压，而dc/dc变换器则补偿总输出电压参考值与主功率输出电压的差值。因此，通过llc调整llc变换器的工作频率可以调节主功率路径和部分功率路径的功率提供的电压比例和功率处理百分比，进而改变整体部分功率处理llc变换器的功率损耗。然后，在不同工况下，能够实现最低功率损耗的主功率和部分功率比并不相同，能够实现最低功率损耗的工作频率也不相同。但目前暂未有相关的论文和专利报道如何实现基于部分功率处理的llc谐振变换器功率损耗优化方法，根据不同工况找出能够实现最低损耗的最优开关频率。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明目的是提供一种部分功率处理llc谐振变换器效率优化方法，解决目前实现基于部分功率处理的llc谐振变换器功率损耗未实现优化，以及未实现根据不同工况找出最低损耗的最优开关频率的问题。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

5、第一方面，本发明实施例提供了一种部分功率处理llc谐振变换器效率优化方法，包括：

6、采用初始化模块初始化参数，并使llc主功率单元采取谐振参数运行；

7、采用工况识别模块获取当前工况的输入电压、输出电压和功率信息；

8、根据工况判别模块判断查找表中是否存在当前工况下的最优工作频率；

9、采用优化选取模块中的粒子群算法自适应找出当前工况下的llc半桥的最优工作频率；

10、通过最优参数储存模块将当前工况的输入电压、输出电压和功率信息和最优工作频率存储至查找表中；

11、通过运行实施模块选取最优工作频率运行llc谐振变换器。

12、作为本发明所述一种部分功率处理llc谐振变换器效率优化方法，其中：判断查找表中是否存在当前工况下的最优工作频率包括，

13、判断查找表中是否存在当前工况下的最优电压分配比数据；

14、若已存在，则直接选取最优数据运行变换器；

15、若不存在，则开启新的优化流程。

16、作为本发明所述一种部分功率处理llc谐振变换器效率优化方法，其中：粒子群算法自适应找出当前工况下的llc半桥的最优工作频率包括，

17、载入粒子群算法的初始参数；

18、实施各粒子并计算出功率各粒子下的功率损耗；

19、通过比较每个粒子当前时刻与之前时刻的损耗数据，找出每个粒子能够实现最优功率损耗的频率数据fbest,i(i＝1…n，m为当前时刻)；

20、通过比较全部粒子群体的损耗数据，找出所有粒子群体中能够实现最优功率损耗的粒子gbest(m)；

21、计算获取下一m+1时刻粒子的速度vi(m+1)和频率fi(m+1)，更新粒子；

22、重复迭代上述更新粒子的步骤；

23、当迭代次数达到最大迭代次数n，优化结束，则此时的粒子gbest为当前工况下的最优工作频率。

24、作为本发明所述一种部分功率处理llc谐振变换器效率优化方法，其中：还包括当最优功率损耗在每次迭代后基本保持不变时，优化结束，则此时的粒子gbest为当前工况下的最优工作频率。

25、作为本发明所述一种部分功率处理llc谐振变换器效率优化方法，其中：载入粒子群算法的初始参数包括，

26、将学习因子c1和c2，速度限值vmax和vmin，llc频率限值fmax和fmin，权重系数w，粒子维度为1，粒子数目设为n；

27、在限值范围内初始化各粒子的速度vi(m)与频率fi(m)，(i＝1…n)。

28、作为本发明所述一种部分功率处理llc谐振变换器效率优化方法，其中：实施各粒子并计算出功率各粒子下的功率损耗包括分别实施每个粒子，使变换器的工作频率按照粒子内的频率fi(m)运行并计算每个粒子下的功率损耗δpi(m)如下：

29、δpi(m)＝vin,rmsiin,rms-vo,rmsio,rms

30、其中，vin,rms和iin,rms为输入电压和输入电流的有效值，vo,rms和io,rms为输出电压和输入电流的有效值。

31、作为本发明所述一种部分功率处理llc谐振变换器效率优化方法，其中：计算获取下一m+1时刻粒子的速度vi(m+1)和频率fi(m+1)，更新粒子如下：

32、

33、其中，c1和c2时刻为0和1之间的随机数，w为权重系数，r1和r2为学习因子。

34、第二方面，本发明实施例提供了一种部分功率处理llc谐振变换器效率优化系统，包括，

35、初始化模块，用于初始化参数，并使llc主功率单元采取谐振参数运行；

36、工况识别模块，获取当前工况的输入电压、输出电压和功率信息；

37、工况判别模块，判断查找表中是否存在当前工况下的最优工作频率；

38、优化选取模块，采用粒子群算法自适应找出当前工况下的llc半桥的最优工作频率；

39、最优参数储存模块，将当前工况的输入电压、输出电压和功率信息和最优工作频率存储至查找表中；

40、运行实施模块，选取最优工作频率运行变换器。

41、其中，变换器在实施过程中不断地运行工况识别模块，当识别到工况发生改变后，重复运行工况识别模块至运行实施模块的步骤，自适应的找出当前工况下的最优工作频率。

42、作为本发明所述一种部分功率处理llc谐振变换器效率优化系统，其中：所述初始化模块包括，

43、llc半桥的工作频率为谐振频率，llc半桥的工作为软开关模式；

44、由llc初级半桥和一号二极管整流桥组成的主功率模块的输出电压为va；

45、由llc初级半桥、二号二极管整流桥和dc/dc变换器组成的部分功率模块需要补偿的电压为vb；

46、其中，需要补偿的电压vb为总输出电压参考值vo,ref和va的差值。

47、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述部分功率处理llc谐振变换器效率优化方法。

48、本发明的有益效果：本发明利用群体智能算法自适应找出当前工况下能够实现最优损耗的llc单元和部分功率处理dc/dc单元的llc半桥的工作频率，能够实现不同工况下基于部分功率处理的llc谐振变换器的高效率，降低整体变换器的散热需求。本发明最终促使基于部分功率处理的llc谐振变换器在全负载范围内实现宽增益和低导通损耗的优势。