[發明專利]一種LLC諧振變換器及控制方法

在審

• 申請號: 201910840399.7
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN110707931A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 余逸群;李思遠;王志燊
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/5387;H02M7/5395
• 代理公司: 44104 廣州知友專利商標代理有限公司
• 代理人: 宣國華;何秋林

本發明公開了一種LLC諧振變換器及控制方法，所述LLC諧振變換器設計難度較低，包括從輸入到輸出依次連接的逆變電路、LLC諧振腔、變壓器和整流網絡；所述LLC諧振腔包括諧振電感Lr、勵磁電感Lm和諧振電容Cr，還增設有雙向開關；所述諧振電感Lr、諧振電容Cr串聯在逆變電路的1號輸出端與變壓器原邊線圈的1端之間，逆變電路的2號輸出端與變壓器原邊線圈的2端連接，勵磁電感Lm與變壓器原邊線圈并聯，雙向開關的1端通過連在諧振電感Lr、諧振電容Cr之間與變壓器原邊線圈的1端連接，雙向開關的2端與變壓器原邊線圈的2端連接；諧振電感Lr連于雙向開關的1端與變壓器原邊線圈的1端之間，諧振電容Cr連于雙向開關的1端與逆變電路的1號輸出端之間。

技術領域

本發明涉及開關變換器技術領域，具體涉及一種LLC諧振變換器及其控制方法。

背景技術

隨著電力電子領域迅猛發展，開關變換器應用越來越廣泛。人們對開關變換器提出更多要求：高功率密度、高可靠性和小體積。LLC諧振變換器作為一種諧振變換器，具有諸多優點，比如低噪聲、低應力、開關損耗低等。然而傳統LLC諧振變換器一般需要通過改變開關頻率實現輸出電壓的調節，當負載或輸入電壓波動時，開關頻率需要在很寬的范圍內變化，這給變換器的設計、分析、控制都帶來了極大的困難。當電壓增益較寬時，傳統變頻控制LLC諧振變換器的效率明顯下降。

對于定頻控制的LLC諧振變換器，傳統的控制方法是采用移相控制，但由于其原邊的超前橋臂和滯后橋臂上的開關管開通的時候流過的電流不一樣，使得滯后橋臂較難實現軟開關，這是傳統移相控制的固有缺點。在這種控制方式下，就需要考慮最大移相角下滯后橋臂仍能實現軟開關。移相角越大，增益范圍越寬，由于有前述顧慮，所以移相角受到限制，因此，傳統定頻移相控制的LLC諧振變換器的增益范圍無法做寬。

為了解決傳統定頻移相控制LLC諧振變換器存在的滯后橋臂難以實現軟開關的問題，申請號為201410777221.X，名為《一種諧振變換器及其控制方法》的發明申請，以下簡稱背景文獻1，示出了一種可以實現定頻控制的LLC諧振變換器的結構，如圖1所示，該種LLC諧振變換器在副邊增加雙向開關，通過控制原副邊開關管的移相角來實現輸出穩壓，由于其原邊開關S1、S4同時開通、同時關斷，S2、S3同時開通、同時關斷，所以其不存在超前橋臂和滯后橋臂，所以其移相角可以做得較大，相應的增益范圍就可以做的較寬。但由于其在副邊的雙向開關需要隔離驅動，這給電路的驅動控制設計帶來了較大的不便。

申請號為201810587249.5，名為《具有寬電壓輸出范圍的全橋諧振DC-DC變換器及調制方法》的發明申請，以下簡稱背景文獻2，示出了一種LLC諧振變換器，如圖2所示，其通過在原邊諧振腔內增加雙向開關，與原邊橋臂與諧振電感構建一個升壓電路，通過控制雙向開關和原邊各開關管的移相角來實現輸出穩壓，由于其原邊開關S1、S4同時開通、同時關斷，S2、S3同時開通、同時關斷，所以其不存在超前橋臂和滯后橋臂，所以其移相角可以做得較大，相應的增益范圍就可以做的較寬。但由于存在升壓電路，其器件應力會較大，這也給變換器的設計帶來一些不便。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是，提供一種設計難度較低的LLC諧振變換器。

本發明所要解決的第二個技術問題是，提供一種針對上述LLC諧振變換器的控制方法。

本發明第一個技術問題通過如下方案解決：一種LLC諧振變換器，包括從輸入到輸出依次連接的逆變電路、LLC諧振腔、變壓器和整流網絡；

所述LLC諧振腔包括諧振電感Lr、勵磁電感Lm和諧振電容Cr，還增設有雙向開關；所述諧振電感Lr、諧振電容Cr串聯在逆變電路的1號輸出端與變壓器原邊線圈的1端之間，逆變電路的2號輸出端與變壓器原邊線圈的2端連接，勵磁電感Lm與變壓器原邊線圈并聯，雙向開關的1端通過連在諧振電感Lr、諧振電容Cr之間與變壓器原邊線圈的1端連接，雙向開關的2端與變壓器原邊線圈的2端連接；