一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器制造技术

本实用新型专利技术提供一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，涉及电力电子应用技术领域。包括两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器；第一路双向全桥LLC谐振变换器包括第一原边电路、第一副边电路和谐振变压器及其励磁电感；第二路双向全桥LLC谐振变换器包括第二原边电路、第二副边电路和谐振变压器及其励磁电感；每路双向全桥LLC谐振变换器的原边电路和副边电路均采用全桥式LLC谐振电路，用于实现能量的双向流通；两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的两个谐振变压器及其励磁电感和四个谐振电感采用集成磁件实现磁集成。本实用新型专利技术能实现电能的大功率、高变比、小体积和双向高效率运行。

An interlaced parallel magnetically integrated bidirectional full bridge LLC resonant converter

The utility model provides an interlaced parallel magnetic integrated bi-directional full bridge LLC resonant converter, which relates to the field of electric power electronic application technology. Including the interleaved bidirectional full bridge LLC resonant converter; the first bidirectional full bridge LLC resonant converter comprises a first primary circuit, the first side circuit of resonant transformer and inductance; second bidirectional full bridge LLC resonant converter includes second primary circuit, second secondary resonant circuit and transformer magnetizing inductance; the primary circuit and secondary circuit for each bidirectional full bridge LLC resonant converter adopts full bridge LLC resonant circuit for the two-way flow of energy; the interleaved bidirectional full bridge LLC resonant converter in two resonant transformer and excitation inductance and four resonant inductor with integrated magnetics implementation magnetic integration. The utility model can realize high power, high variable ratio, small volume and two-way efficient operation of electric energy.

【技术实现步骤摘要】
一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器
本技术涉及电力电子应用
，尤其涉及一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器。
技术介绍
近年来，为各种用电设备提供电能的开关电源正朝着低电压、大电流、体积小、重量轻、效率高、薄型化和集成化方向发展，包括为计算机的中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)和数字信号处理器(DigitalSignalProcessing,DSP)等高精度、高速度微处理器提供精密电源的电压调整模块，以及近年来兴起的广泛应用于电动汽车、混合动力车、不间断电源、电能质量调节电源、航空电源、新能源发电及超导储能等需要能量双向流动场合的双向开关电源，这些开关电源通过采用LLC变换器的拓扑结构，使得开关管可以在全负载范围内实现ZVS，由于该变换器副边没有滤波电感，因此如果采用全桥整流，整流二极管的电压应力仅为输出电压，而且可以实现ZCS，从而减小开关损耗。此外，为了减小LLC谐振变换器的体积，需要将其谐振变压器和谐振电感进行集成化设计。现有技术下的LLC变换器大多采用半桥结构，只能单向运行，磁集成也只是实现了单个变压器和单个电感的集成，难以实现LLC谐振变换器的大功率、高变比、小体积和双向高效率运行。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本技术提供一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，实现全桥LLC谐振变换器的交错并联，以及交错并联之后的双向运行和磁集成，实现LLC谐振变换器的大功率、高变比、小体积和双向高效率运行。一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，包括两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器，两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器和谐振电感采用集成磁件实现磁集成；第一路双向全桥LLC谐振变换器包括第一原边电路、第一副边电路和谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1；第一原边电路包括功率开关管S11～S14、谐振电感L11和谐振电容C11；第一副边电路包括功率开关管S15～S18、谐振电感L12和谐振电容C12；第二路双向全桥LLC谐振变换器包括第二原边电路、第二副边电路和谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2；第二原边电路包括功率开关管S21～S24、谐振电感L21和谐振电容C21；第二副边电路包括功率开关管S25～S28、谐振电感L22和谐振电容C22；每路双向全桥LLC谐振变换器的原边电路和副边电路均采用全桥式LLC谐振电路，用于实现能量的双向流通。进一步地，一种方案是，交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器还包括两个输入电容C1和C2，输入电容C1和C2串联，串联后的输入电容C1连接在第一路双向全桥LLC谐振变换器的两个输入端，输入电容C2连接在第二路双向全桥LLC谐振变换器的两个输入端。另一种方案是，交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器还包括中间电容C和两路交错并联磁集成的双向Buck/Boost变换器；第一路双向Buck/Boost变换器包括功率开关管S1、S2和电感L1，第二路双向Buck/Boost变换器包括功率开关管S3、S4和电感L2；第一路双向Buck/Boost变换器的电感L1和第二路双向Buck/Boost变换器的电感L2进行反向磁耦合，形成磁集成耦合电感；交错并联后的两路双向Buck/Boost变换器的输出端与中间电容C并联，所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器的输入端均连接在中间电容C的两端。或者，交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器还包括中间电容C和两路交错并联磁集成的双向Buck/Boost变换器，第一路双向Buck/Boost变换器包括功率开关管S1、S2和电感L1，第二路双向Buck/Boost变换器包括功率开关管S3、S4和电感L1；第一路双向Buck/Boost变换器的电感L1和第二路双向Buck/Boost变换器的电感L2进行反向磁耦合，形成磁集成耦合电感；交错并联后的两路双向Buck/Boost变换器的输入端与中间电容C并联，所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器的输出端均连接在中间电容C的两端。进一步地，实现所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器磁集成的集成磁件为谐振变压器集成磁件，用于两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1和谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2的磁集成；实现所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振电感磁集成的集成磁件为谐振电感集成磁件，用于两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振电感L11、L21的磁集成及谐振电感L12、L22的磁集成；所述谐振变压器集成磁件的铁心为“EE”形铁心结构，包括两片磁柱相对的“E”形铁心，两片“E”形铁心的中柱之间没有气隙，上侧磁柱之间和下侧磁柱之间均设有气隙；所述“EE”形铁心结构的两片“E”形铁心的上侧磁柱上分别绕制N11、N12绕组以形成谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1，下侧磁柱上分别绕制N21、N22绕组以形成谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2；所述谐振电感集成磁件的铁心为“EI”形铁心结构，包括一片“E”形铁心和一片“I”形铁心，“I”形铁心放置于“E”形铁心的开口侧，“E”形铁心的三个磁柱与“I”形铁心之间均设有气隙；所述谐振电感集成磁件的“E”形铁心的上侧磁柱上绕制绕组以形成谐振电感L11或L12，下侧磁柱上绕制绕组以形成谐振电感L21或L22。进一步地，实现所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器磁集成的集成磁件为谐振变压器集成磁件，用于两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1和谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2的磁集成；实现所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振电感磁集成的集成磁件为谐振电感集成磁件，用于两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振电感L11、L21的磁集成及谐振电感L12、L22的磁集成；所述谐振变压器集成磁件的铁心和谐振电感集成磁件的铁心均为包括一片“十”字形铁心和两片“E”形铁心的铁心结构，“十”字形铁心放置在两片磁柱相对的“E”形铁心中间；所述谐振变压器集成磁件的两片“E”形铁心的中柱与其“十”字形铁心的左右两个横轭之间没有气隙，所述谐振变压器集成磁件的两片“E”形铁心的上或下侧磁柱与其“十”字形铁心的上或下侧磁柱之间设有气隙；所述谐振变压器集成磁件的“十”字形铁心的上侧磁柱上分别绕制N11、N12绕组以形成谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1，下侧磁柱上分别绕制N21、N22绕组以形成谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2；所述谐振电感集成磁件的两片“E”形铁心的中柱与其“十”字形铁心的左右两个横轭之间设有气隙，所述谐振电感集成磁件的两片“E”形铁心的上或下侧磁柱与其“十”字形铁心的上或下侧磁柱之间设有气隙；所述谐振电感集成磁件的“十”字形铁心的上侧磁柱上绕制绕组以形成谐振电感L11或L12，下侧磁柱上绕制绕组以形成谐振电感L21或L22。进一步地，实现所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器磁集成的集成磁件为谐振变压器集成磁件，用于两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1和谐振变压器TR2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，其特征在于：包括两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器，两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器和谐振电感采用集成磁件实现磁集成；第一路双向全桥LLC谐振变换器包括第一原边电路、第一副边电路和谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1；第一原边电路包括功率开关管S11～S14、谐振电感L11和谐振电容C11；第一副边电路包括功率开关管S15～S18、谐振电感L12和谐振电容C12；第二路双向全桥LLC谐振变换器包括第二原边电路、第二副边电路和谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2；第二原边电路包括功率开关管S21～S24、谐振电感L21和谐振电容C21；第二副边电路包括功率开关管S25～S28、谐振电感L22和谐振电容C22；每路双向全桥LLC谐振变换器的原边电路和副边电路均采用全桥式LLC谐振电路，实现能量的双向流通。

【技术特征摘要】
1.一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，其特征在于：包括两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器，两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器和谐振电感采用集成磁件实现磁集成；第一路双向全桥LLC谐振变换器包括第一原边电路、第一副边电路和谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1；第一原边电路包括功率开关管S11～S14、谐振电感L11和谐振电容C11；第一副边电路包括功率开关管S15～S18、谐振电感L12和谐振电容C12；第二路双向全桥LLC谐振变换器包括第二原边电路、第二副边电路和谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2；第二原边电路包括功率开关管S21～S24、谐振电感L21和谐振电容C21；第二副边电路包括功率开关管S25～S28、谐振电感L22和谐振电容C22；每路双向全桥LLC谐振变换器的原边电路和副边电路均采用全桥式LLC谐振电路，实现能量的双向流通。2.根据权利要求1所述的交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，其特征在于：所述交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器还包括两个输入电容C1和C2，输入电容C1和C2串联，串联后的输入电容C1连接在第一路双向全桥LLC谐振变换器的两个输入端，输入电容C2连接在第二路双向全桥LLC谐振变换器的两个输入端。3.根据权利要求1所述的交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，其特征在于：所述交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器还包括中间电容C和两路交错并联磁集成的双向Buck/Boost变换器；第一路双向Buck/Boost变换器的电感L1和第二路双向Buck/Boost变换器的电感L2进行反向磁耦合，形成磁集成耦合电感；交错并联后的双向Buck/Boost变换器的输出端与中间电容C并联，所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器的输入端均连接在中间电容C的两端。4.根据权利要求1所述的交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，其特征在于：所述交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器还包括中间电容C和两路交错并联磁集成的双向Buck/Boost变换器；第一路双向Buck/Boost变换器的电感L1和第二路双向Buck/Boost变换器的电感L2进行反向磁耦合，形成磁集成耦合电感；交错并联后的双向Buck/Boost变换器的输入端与中间电容C并联，所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器的输出端均连接在中间电容C的两端。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，其特征在于：实现所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器磁集成的集成磁件为谐振变压器集成磁件，用于两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1和谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2的磁集成；实现所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振电感磁集成的集成磁件为谐振电感集成磁件，用于两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中谐振电感L11、L21的磁集成，以及谐振电感L12、L22的磁集成；所述谐振变压器集成磁件的铁心为“EE”形铁心结构，包括两片磁柱相对的“E”形铁心，两片“E”形铁心的中柱之间没有气隙，上侧磁柱之间和下侧磁柱之间均设有气隙；所述“EE”形铁心结构中两片“E”形铁心的上侧磁柱上分别绕制N11、N12绕组以形成谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1，下侧磁柱上分别绕制N21、N22绕组以形成谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2；所述谐振电感集成磁件的铁心为“EI”形铁心结构，包括一片“E”形铁心和一片“I”形铁心，“I”形铁心放置于“E”形铁心的开口侧，“E”形铁心的三个磁柱与“I”形铁心之间均设有气隙；所述谐振电感集成磁件的“E”形铁心的上侧磁柱上绕制绕组以形成谐振电感L11或L12，下侧磁柱上绕制绕组以形成谐振电感L21或L22。6.根据权利要求1-4中的任一项所述的交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，其特征在于：实现所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器磁集成的集成磁件为谐振变压器集成磁件，用于两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1和谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2的磁集成；实现所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振电感磁集成的集成磁件为谐振电感集成磁件，用于两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中谐振电感L11、L21的磁集成，以及谐振电感L12、L22的磁集成；所述谐振变压器集成磁件的铁心和谐振电感集成磁件的铁心均为包括一片“十”字形铁心和两片“E”形铁心的铁心结构，“十”字形铁心放置在两片磁柱相对的“E”形铁心中间；所述谐振变压器集成磁件的两片“E”形铁心的中柱与其“十”字形铁心的左右两个横轭之间没有气隙，所述谐振变压器集成磁件的两片“E”形铁心的上或下侧磁柱与其“十”字形铁心的上或下侧磁柱之间设有气隙；所述谐振变压器集成磁件的“十”字形铁心的上侧磁柱上分别绕制N11、N12绕组以形成谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1，下侧磁柱上分别绕制N21、N22绕组以形成谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2；所述谐振电感集成磁件的两片“E”形铁心的中柱与其“十”字形铁心的左右两个横轭之间设有气隙，所述谐振电感集成磁件的两片“E”形铁心的上或下侧磁柱与其“十”字形铁心的上或下侧磁柱之间设有气隙；所述谐振电感集成磁件的“十”字形铁心的上侧磁柱上绕制绕组以形成谐振电感L11或L12，下侧磁柱上绕制绕组以形成谐振电感L21或L22。7.根据权利要求1-4中的任一项所述的交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，其特征在于：实现所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器磁集成的集成磁件为谐振变压器集成磁件，用于两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器TR1及其励磁电感Lm1和谐振变压器TR2及其励磁电感Lm2的磁集成；实现所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振电感磁集成的集成磁件为谐振电感集成磁件，用于两路交错并联的双向全桥LLC谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉岗，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21