[發(fā)明專利]一種寬增益的LLC諧振變換器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811138621.0
• 申請(qǐng)日: 2018-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN109067190A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮興田;邵康;陶媛媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02M1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N寬增益的LLC諧振變換器，LLC諧振變換器主要包括：橋臂開關(guān)管Q₁至Q₈、模式切換開關(guān)管Q₉、諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器以及整流濾波電路。所述申請(qǐng)作為一種高效率直流變換器，有效的解決了當(dāng)前LLC諧振變換器增益范圍窄，在輸入電壓較高時(shí)難以實(shí)現(xiàn)MOSFET零電壓開關(guān)的問題，對(duì)于不同的輸入電壓或者負(fù)載，通過控制模式切換開關(guān)，使變換器分別在兩相全橋模態(tài)、兩相半橋模態(tài)、單相全橋模態(tài)、單相半橋模態(tài)四種工作模態(tài)之間切換。針對(duì)所提出的申請(qǐng)，提出了相應(yīng)的控制策略，減輕了變換器模態(tài)切換過程中的輸出電壓抖動(dòng)問題，同時(shí)擴(kuò)大了變換器的電壓增益范圍，提高了變換器的工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種寬增益的LLC諧振變換器，屬于電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于隔離型直流-直流電能變換技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，直流變換器被廣泛應(yīng)用于生活中的各個(gè)領(lǐng)域，特別是在直流微電網(wǎng)、電能路由器和直流配電網(wǎng)、以及電動(dòng)汽車充電等方面?zhèn)涫荜P(guān)注，在電力電子研究中占據(jù)的地位也愈加重要。

LLC諧振變換器因其拓?fù)鋬?yōu)勢(shì)，不僅可以實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)、零電流開關(guān)，還容易將諧振儲(chǔ)能元件集成到變壓器中，使其具有很高的功率密度和變換效率，然而近年來，隨著應(yīng)用場合增多，對(duì)變換器帶載能力有了更高的要求，所以在輕載和空載工況下的研究也尤為重要。傳統(tǒng)的LLC諧振變換器在額定工作條件下一般選擇工作在諧振頻率附近，然而當(dāng)輸入電壓升高或者運(yùn)行在輕載工況時(shí)會(huì)出現(xiàn)工作頻率過高，效率下降，甚至輸出電壓不可控的問題。

為了解決在輸入電壓升高或者輕載工況下電壓不可控的問題，有學(xué)者提出了在輕載工況時(shí)將LLC諧振變換器由調(diào)頻調(diào)壓轉(zhuǎn)換為PWM調(diào)壓，通過改變開關(guān)管的占空比解決在輕載工況下變換器工作不穩(wěn)定的問題，這種方法雖然改變了輸入諧振腔的能量，但是占空比過小時(shí)在諧振腔內(nèi)會(huì)出現(xiàn)電流斷流的情況，無法為即將導(dǎo)通的開關(guān)管的體二極管提供續(xù)流通路，從而喪失了ZVS，效率無法得到提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種寬增益的LLC諧振變換器，以解決現(xiàn)有技術(shù)難以適應(yīng)過寬的輸入電壓以及輕載失控的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

所述一種寬增益的LLC諧振變換器包括四組橋臂開關(guān)Q₁至Q₈，和一個(gè)模態(tài)切換開關(guān)Q₉，所述模態(tài)切換開關(guān)Q₉的漏極與B、C橋臂的下橋臂開關(guān)管Q₄、Q₆的源極相連，所述模態(tài)切換開關(guān)Q₉的源極與電源負(fù)極相連；A、B橋臂的中點(diǎn)連接第一諧振腔(L_r1，C_r1，T₁)，C、D橋臂的中點(diǎn)連接第二諧振腔(L_r2，C_r2，T₂)；所述開關(guān)管的柵極均與控制器相連。

所述四組橋臂開關(guān)管和模態(tài)切換開關(guān)管均為MOSFET。

所述寬增益的LLC諧振變換器副邊整流濾波電路為兩個(gè)橋式全波整流電路或者兩個(gè)中心抽頭式全波整流電路。

所述開關(guān)管由所述控制器按照以下控制策略工作：

所述一種寬增益的LLC諧振變換器在輸入電壓處于正常范圍或者變換器工作在額定負(fù)載工況下時(shí)，所述控制器輸出兩組觸發(fā)脈沖分別控制Q₁、Q₂、Q₃、Q₄和Q₅、Q₆、Q₇、Q₈，控制模態(tài)切換開關(guān)Q₉處于常通狀態(tài)，所述LLC諧振變換器工作在兩相全橋模態(tài)。