(19)中华 人民共和国 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 202111389289.7 (22)申请日 2021.11.19 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 杜贵平　吴铭涛　王雪毅　陈毓　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 代理人 冯炳辉 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) H02M 3/335(2006.01) (54)发明名称 基于顶点判别和贪心 算法的LLC变换器鲁棒 性设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于顶点判别和贪心算 法的LLC变换器鲁棒性 设计方法， 包括步骤： 1)在 输入电压最小、 负载最大的条件下建立K ‑Cr平 面， 依据约束条件， 在K ‑Cr平面上确定可行解集 域的范围； 2)由于电容和电感在实际应用中存在 容差， K‑Cr平面上的点转化为矩形区域， 采用顶 点判别法确定最终的可行解集域； 3)寻找矩形区 域内效率最低的一个点， 将该点定义为区域效率 最低点(LFE点)； 4)依据LFE点定义最优区域， 采 用贪心算法在可行解集域内寻找 最优参数解。 本 发明依据顶 点判别法， 确定最终的可行参数解集 域， 并采用贪心算法， 寻找考虑元件容差后的最 优参数组， 以效率最优为设计目标提供了全新的 频率调制L LC谐振变换器 鲁棒性设计方法。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114139443 A 2022.03.04 CN 114139443 A 1.基于顶点判别和贪心算法的LLC变换器鲁棒性设计方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 1)对变换器进行时域分析， 将参数设计过程转化为求解决策参数电感比K和谐振电容 Cr， 建立K‑Cr平面， 在输入电压最小、 负载最大的情况下， 依据约束条件在K ‑Cr平面上确定可 行解集域的范围； 2)电容和电感在实际应用中存在容差， 元件参数受工作环境的影响产生波动， 考虑元 件容差后， K ‑Cr平面上的点转化为矩形区域， 矩形区域代表元件参数波动的范围， 采用顶点 判别法确定最终的可 行解集域； 3)寻找矩形区域内效率 最低点， 将该点定义 为区域效率 最低点， 称为 LFE点； 4)依据LFE点定义最优区域， 采用贪心算法在可行解集域内寻找最优 参数解K和Cr， 使变 换器在谐振元件参数波动的情况 下能够维持高效率 运行， 完成鲁棒 性设计。 2.根据权利要求1所述的基于顶点判别和贪心算法的LLC变换器鲁棒性设计方法， 其特 征在于： 在步骤1)中， 约束条件 包括： a、 变换器的工作模式： 为减少计算 量并实现效率 最优， 确保变换器始终运行在PO模式； b、 原边开关管ZVS实现条件： 为实现效率 最优， 确保原边 开关管能够实现ZVS； c、 谐振电容的最小值： 为防止电容电压应力过 大， 电容容值存在最小值。 3.根据权利要求1所述的基于顶点判别和贪心算法的LLC变换器鲁棒性设计方法， 其特 征在于， 在步骤2)中， 采用顶点判别法进一 步确定最终的可 行解集域， 包括以下步骤： 2.1)确定谐振元件Lm、 Lr和Cr的参数变化范围： 式中， Lm是励磁电感， Lr是谐振电感， Cr是谐振电容， LmN、 LrN和CrN是额定参数值， α、 β和γ 分别是谐振 元件Lm、 Lr和Cr以标参为基准的参数波动范围， 用百分比表示， LmN‑、 LmN+分别为励 磁电感的上限值和下限值， LrN‑、 LrN+分别为谐振电感的上限值和下限值， CrN‑和CrN+分别为谐 振电容的上限值和下限值； 因此， 电感比K的变化范围表示 为： 式中， KN＝LmN/LrN， 是额定电感比， KN‑为K的下限值， KN+为K的上限值； 2.2)采用顶点判别法重新确定 可行解集域的范围， 由于容差的存在， 原 本K‑Cr平面上的 一个点N(CrN,KN)转化为一个矩形区域， 即： Ω(CrN,KN)＝{(Cr,K)|Cr∈[CrN‑,CrN+],K∈[KN‑,KN+]} 式中， Ω(CrN,KN)表示考虑容差后由点 N(CrN,KN)转化得到的矩形区域； 顶点判别法定义为： 对矩形区域的四个顶点进行判别， 若四个顶点均处于可行解集域 内， 则该矩形区域必在可行解集域内； 边界曲线主要由单调部分以及凹函数形式的非单调 部分组成； 当边界曲线 单调变化时， 如果四个顶 点都在可行解集域内， 那么该矩形区域也必 然在可行解集域内； 当边界曲线以凹函数 的形式非单调变化时， 若矩形区域在可行解集域权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114139443 A 2之外， 那么必有至少 两个顶点也在可行解集域外； 因此， 根据顶点判别法， 能够确定最终的 可行解集域。 4.根据权利要求1所述的基于顶点判别和贪心算法的LLC变换器鲁棒性设计方法， 其特 征在于， 在步骤3)中， 寻找矩形区域内效率最低点， 并将该点定义为区域效率最低点， 称为 LFE点， 包括以下步骤： 3.1)将矩形区域离散化， 为电感比K和电容Cr设置合适的步长， 计算矩形区域内每个点 的效率； 3.2)比较矩形区域内每 个点的效率， 效率 最低点就是LFE点。 5.根据权利要求1所述的基于顶点判别和贪心算法的LLC变换器鲁棒性设计方法， 其特 征在于， 在步骤4)中， 依据LFE点定义最优 区域， 采用贪心算法在可行解集域内寻找最优参 数解， 包括以下步骤： 4.1)依据LFE点定义 最优区域： LFE点效率 最高的对应区域 为效率最优区域； 4.2)采用贪心算法寻找最优区域， 得到最优参数组； 贪心算法逻辑定义为： 计算每个区 域内的局部效率最优点和局部效率最低点并进 行比较， 若 出现一个区域内的局部效率最低 点大于另一个区域内的局部效率最优点的情况， 则停止迭代， 当算法迭代完成后， 能够得到 效率最优区域， 根据其对应的额定参数点求解出其它参数， 能够实现LLC变换器效率最优运 行； 算法具体步骤如下： 4.2.1)在输入电压最小且满载的条件下确定可行解集域内所有的额定参数点(CrN， KN)， 其中CrN是谐振电容Cr的额定参数值， KN是额定电感比； 4.2.2)计算可行解集域内每个额定参数点的效率， 并找出效率最高的额定参数点 (CrNb， KNb)， 对应的效率记为 ηN_ML_CB， 将其纳入候选参数组中， 并在可行解集域中将该点及对 应的矩形区域移除， 其中CrNb是谐振电容Cr效率最高的额定参数值， KNb是效率最高的额定电 感比； 4.2.3)在候选参数组中找出效率最高的LFE点(CrLFE， KLFE)， 对应的效率记为 ηLFE_ML_CB， 若 ηLFE_ML_CB比ηN_ML_CB高， 则退出算法； 否则， 将得到的LFE点定义为全局效率最高的LFE点， 然后 返回步骤4.2.2)。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114139443 A 3