[發明專利]一種全橋LLC諧振變換器定頻控制方法

有效

• 申請號: 201911356337.5
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111010043B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 潘健;劉松林;陳慶東;陳鳳嬌;呂磊;宋豪杰;石迪;劉雨晴;陳光義
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

本發明提供一種全橋LLC諧振變換器定頻控制方法，所述全橋LLC諧振變換器由直流輸入源V_in、原邊方波發生器Ⅰ、原邊LLC諧振電路Ⅱ、變壓器Ⅲ、副邊全橋整流電路Ⅳ、輸出濾波電容C_o和輸出電阻負載R_o構成，原邊方波發生器Ⅰ由原邊第一開關管S₁、原邊第二開關管S₂、原邊第三開關管S₃和原邊第四開關管S₄組成；原邊LLC諧振電路Ⅱ由諧振電容C_r、諧振電感L_r和勵磁電感L_m組成；原邊第二開關管S₂和原邊第四開關管S₄通過一對定頻互補脈沖控制，占空比為50％，開關頻率等于諧振電容C_r和諧振電感L_r的串聯諧振頻率；原邊第一開關管S₁和原邊第三開關管S₃的開關脈沖通過輸出電壓反饋控制，原邊第一開關管S₁和原邊第三開關管S₃開關脈沖的占空比互補。

技術領域

本發明涉及一種全橋LLC諧振變換器定頻控制方法，尤其是應用于隔離型直流—直流功率變換器，屬于電力電子功率變換器技術領域。

背景技術

隔離型直流—直流變換器在當前應用較為廣泛，包括數據中心服務器電源，電動汽車車載充電器，光伏直流微電網，燃料電池，LED驅動電路等，變換器的高效率、高功率密度一直是人們追求的目標。LLC諧振變換器結構簡單，可以實現零電壓開關(ZVS)和零電流開關(ZCS)，具有高效、低電磁干擾、調壓性能好、電流隔離等優良特性，在諧振頻率點很容易實現高效高功率密度，近年來成為人們關注的研究熱點。

傳統的諧振變換器通過脈沖頻率調制(PFM)調節電壓增益，諧振變換器工作在寬頻率范圍，使諧振參數設計過程復雜，降低了基波分析法(FHA)的精確性。當開關頻率遠離諧振頻率點時，電路存在較大的循環電流，增加了開關管的導通損耗，且不利于磁性元器件磁集成設計，增加了變壓器體積，降低功率密度。為了實現較高的電壓增益，設計較小的勵磁電感，初級側開關導通損耗和關斷損耗、變壓器繞組導通損耗明顯增加，極大降低了功率變換器效率，不利于實現高效高功率密度的變換器。

為了實現諧振變換器的高電壓增益、高效率、高功率密度，國內外學者常用兩種方法對傳統諧振變換器改進。第一種方法添加輔助開關器件，采用脈沖寬度調制(PWM)調節電壓增益，但添加的輔助功率器件增加了電路復雜性和設計成本費用，額外增加的PWM控制增加了控制的復雜性。另外一種方法對控制策略進行改進，但存在控制電路復雜、電壓增益有限、效率低等缺點。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術不足，提出一種全橋LLC諧振變換器定頻控制方法，改進功率變換器的電壓增益范圍，提高效率和功率密度。

本發明的技術方案提供一種全橋LLC諧振變換器定頻控制方法，所述全橋LLC諧振變換器由直流輸入源V_in、原邊方波發生器Ⅰ、原邊LLC諧振電路Ⅱ、變壓器Ⅲ、副邊全橋整流電路Ⅳ、輸出濾波電容C_o和輸出電阻負載R_o構成，原邊方波發生器Ⅰ由原邊第一開關管S₁、原邊第二開關管S₂、原邊第三開關管S₃和原邊第四開關管S₄組成；原邊LLC諧振電路Ⅱ由諧振電容C_r、諧振電感L_r和勵磁電感L_m組成；原邊第二開關管S₂和原邊第四開關管S₄通過一對定頻互補脈沖控制，占空比為50％，開關頻率等于諧振電容C_r和諧振電感L_r的串聯諧振頻率；

原邊第一開關管S₁和原邊第三開關管S₃的開關脈沖通過輸出電壓反饋控制，原邊第一開關管S₁和原邊第三開關管S₃開關脈沖的占空比互補；