[發明專利]一種寬負載寬增益的交錯并聯型LCLC諧振變換器

在審

• 申請號: 201910081450.0
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109861543A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 馬皓;吳孝顏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種寬負載寬增益的交錯并聯型LCLC諧振變換器，包括輸入直流源、兩個原邊逆變網絡、兩個第一諧振電感、兩個第一諧振電容、兩個第二諧振電感、兩個第二諧振電容、兩個變壓器、副邊整流網絡、輸出濾波電容和輸出負載，采用變頻加移相的混合控制方式實現寬負載條件下的寬電壓增益。第二諧振電容與第二諧振電感串聯得到的等效勵磁電感可調，低頻時等效勵磁電感較小利于高電壓增益的實現，高頻時等效勵磁電感較大利于提升工作效率。最大開關頻率為諧振頻率，此頻率下通過調整兩個模塊間的相位進一步拓寬電壓增益，整個工作范圍內都可以保證原邊開關管的零電壓開通和副邊整流管的零電流關斷，有利于高效率和高功率密度的實現。

技術領域

本發明涉及電力電子變換器技術領域，具體涉及一種寬負載寬增益的交錯并聯型LCLC諧振變換器。

背景技術

隨著環境污染和能源匱乏問題的日益加重，可再生能源越來越受到人們的重視，國家也開始大力發展和推進新能源發電技術以及新能源汽車，但是應用于這些場合的電力電子變換器都需要具有較寬的增益范圍。因此，為了能夠高效地利用可再生能源、減少能源浪費，需要一種能夠實現寬增益調節范圍同時具有較高工作效率和功率密度的電力電子變換器。

近年來，諧振變換器因其軟開關特性引起了大量的關注和重視，特別是LLC串聯諧振變換器得到了快速的發展和廣泛的應用。但是LLC諧振變換器由于自身的諧振特性，它只有工作在諧振點附近時整體效率較有優勢，并不適用于要求寬電壓增益范圍的場合。

基于傳統LLC諧振變換器，國內外學者提出了一系列的改進措施來追求寬電壓增益和高效率的同時實現。這些改進措施大體可以分為兩類：拓撲結構的改進和控制策略的改進。

對拓撲結構的改進包括改進原邊開關網絡來調整注入諧振腔方波的幅值和脈寬，從而拓寬系統電壓增益，這種方法多用于新能源發電等寬輸入的場合。如公開號為CN108429465A的專利說明書公開的全橋三電平LLC諧振變換器、公開號為CN108233719A的專利說明書公開的Boost與LLC級聯電路，這類方案都可以簡化諧振腔參數的設計，同時可以使得LLC電路始終工作在諧振點附近，但是一般都需要增加額外的開關器件，控制策略相對復雜。

對拓撲結構的改進還包括對諧振腔結構的改進。如公開號為CN108667300A的專利說明書公開的激磁電感可變的LLC諧振變換器，這種方案可以有效地提升輕載效率，但是對增益范圍的拓寬作用有限。

對控制策略的改進的方案有：公開號為CN108258910A的專利說明書公開的基于傳統全橋結構進行全橋工作模式和半橋工作模式的切換、公開號為CN107196512A的專利說明書公開的將變頻控制、移相控制以及間歇控制相結合來拓寬增益等。這類方案可以有效地拓寬增益范圍，但是均存在突變的模式切換，可能會帶來過沖的問題，而且參數設計時需要考慮不同模式下增益的連續性。

為了拓寬電壓增益范圍同時保證較高的整體工作效率，現有對傳統LLC諧振變換器的改進措施均存在一定的局限性，因此急需一種新的改進拓撲來實現高效率下的寬電壓增益。

發明內容

針對本領域存在的不足之處，基于傳統LLC諧振變換器拓撲結構，本發明提供了一種寬負載寬增益的交錯并聯型LCLC諧振變換器，可以在寬負載情況下實現寬電壓增益。