[發明專利]全橋LLC諧振DC/DC變換器的輸出電壓控制裝置以及方法

在審

• 申請號: 201610055973.4
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105634289A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 屈戰;孫雷;陳榮開;陳連松;胡成;陳倩玉;陳凱
• 申請（專利權）人: 南京能瑞電力科技有限公司
• 主分類號: H02M3/338
• 分類號: H02M3/338
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平;陳靚靚

技術領域

本發明屬于DC/DC變換器控制技術領域，更為具體地講，涉及一種全橋LLC諧振DC/ DC變換器的輸出電壓控制裝置以及方法。

背景技術

隨著社會的快速發展，大眾對能源、環境等問題的日益關注，電動汽車作為新型汽 車，以其在環保方面的突出優勢成為新型汽車的重要發展發向。為了提高電動汽車的適用 性，需要縮短電動汽車電池的充電時間，那么就需要對高壓大功率變換器進行深入研究。目 前在電動汽車充電機的研究當中，三相功率因數校正一般以三相380VAC±20％輸入，經過 其中的整流拓撲后直流母線電壓較高，增加了后級直流變換器開關管上的電壓應力，因此 采用合適的軟開關DC/DC變換器以及相應的控制方法是很有必要的。

目前應用最廣泛的DC/DC變換器是移相全橋ZVS(ZeroVoltageSwitch，零電壓開 關)PWM(PulseWidthModulation，脈寬調制)變換器，而現有的各種移相全橋DC/DC變換器 有其各自的優點，但是都存在輕載時難以實現ZVS，副邊整流二極管反向恢復的問題以及輸 入電壓和轉換器轉換效率矛盾等缺點，而全橋LLC諧振DC/DC變換器可以改善這些缺點，從 而成為研究熱點。

圖1是全橋LLC諧振DC/DC變換器的電路圖。如圖1所示，V_in表示輸入直流電壓源，C₁和C₂為輸入分壓電容，其容值較大；8只開關管組成了全橋變換器的四只橋臂，將每只橋臂 中與輸入直流電壓源連接的開關管記為Q_i1(即圖1中Q₁₁～Q₄₁)，另一只與Q_i1連接的開關管記 為Q_i2(即圖1中Q₁₂～Q₄₂)，i＝1,2,3,4；每只開關管上并聯一個吸收電容C_rij同時反向并聯二 極管D_ij，j＝1,2；諧振電感、諧振電容C_r串聯在變壓器T_r原邊，與并聯在變壓器T_r原邊的勵磁 電感L_m構成諧振網絡；使用飛跨電容C₃、C₄和4只二極管VD₁～VD₄使得開關管的電壓鉗位在 V_in/2；變壓器T_r副邊采用二極管D_R1～D_R4進行整流。

應用于電動汽車充電機的DC/DC變換器需要滿足兩個條件：

1、實現DC/DC變換器中主開關管的零電壓開關(ZVS)；

2、經過三相PFC整流后，DC/DC變換器的輸入直流電壓在550V～800V的范圍之間， 而輸出電壓V_o的范圍一般為0.3V_in＜V_o＜V_in，且一般的電動汽車充電機中采用的高頻變壓 器的變比基本上為1:1，因此整個變換器需要工作在降壓模式。

對于全橋LLC諧振DC/DC變換器而言，只要確定其輸入阻抗Z_in的性質，就可以確定 實現ZVS的條件，而Z_in的性質由Z_in的虛部I_m(Z_in(jw_s))決定，當I_m(Z_in(jw_s))＞0時Z_in(jw_s)為 感性；當I_m(Z_in(jw_s))＜0時Z_in(jw_s)為容性；當I_m(Z_in(jw_s))＝0時，Z_in(jw_s)為純阻性，w_s表示 開關角頻率。設置變壓器T_r的變比N為1:1，令Q＝(w₀L_r)/R，仿真得到全橋LLC諧振DC/DC變換 器的不同Q值下輸入阻抗虛部變化圖。