一种交错谐振变换器和控制方法技术

本发明专利技术公开了一种交错谐振变换器和控制方法，交错谐振变换器包括直流电源、逆变电路、谐振电路、变压器电路、整流电路和滤波电路，谐振变换器还包括采样控制电路，采样控制电路分别与逆变电路、整流电路、滤波电路以及变压器电路的初级侧或/和次级侧相连。通过采样控制电路变频控制逆变电路和延时控制整流电路来实现对输出电压的调节，基于次级电流或初级电流中的过零点延时相应次级开关管的关断来实现延时控制，延时控制增加谐振电路中的能量，使交错谐振变换器具有升压特性，该交错谐振变换器大幅降低控制频率范围来实现宽的输入电压范围或/和宽的输出电压范围，从而解决了谐振变换器的输出电压范围窄，且控制频率范围大的问题。

A Staggered Resonant Converter and Control Method

The invention discloses an interleaved resonant converter and a control method. The interleaved resonant converter includes a DC power supply, an inverting circuit, a resonant circuit, a transformer circuit, a rectifying circuit and a filtering circuit. The resonant converter also includes a sampling control circuit, which is connected with the primary side or/or the secondary side of the inverting circuit, the rectifying circuit, the filtering circuit and the transformer circuit, respectively. Lian. The output voltage is regulated by sampling control circuit, frequency conversion control circuit and delay control rectifier circuit. The delay control is realized by delaying the turn-off of the corresponding secondary switch based on the zero-crossing point in the secondary current or primary current. The delay control increases the energy in the resonant circuit and makes the staggered resonant converter have the boost characteristic. The staggered resonant converter reduces the control greatly. The frequency range is controlled to achieve a wide input voltage range or/and a wide output voltage range, which solves the problem of narrow output voltage range and large control frequency range of resonant converter.

【技术实现步骤摘要】
一种交错谐振变换器和控制方法
本专利技术涉及电力电子应用
，尤其涉及一种交错谐振变换器和控制方法。
技术介绍
谐振变换器由于其简单的电路拓扑，以及能够在全负载范围实现软开关的特性，谐振变换器广泛应用于提供最高功率密度和效率的最先进的电源。谐振变换器虽然有实现开关器件软开关，开关损耗小，效率高以及相对于硬开关具有优越的EMI(ElectromagneticInterference，电磁干扰)性能等诸多优点，但缺陷仍然明显，比如谐振变换器的输入电压范围或输出电压范围较窄。由于现有技术的限制，目前主流方法是通过增加控制频率范围使谐振变换器的输出电压范围或/输出电压范围变宽，但随着输入电压范围或输出电压范围的增加，控制频率范围也增加，从而开关管和磁性元件损耗也增加，进而降低转换效率。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于一种交错谐振变换器和控制方法，解决谐振变换器的输出电压范围窄，且控制频率范围大的问题。本专利技术的目的采用如下技术方案实现：一种交错谐振变换器，包括依次电连接的直流电源、逆变电路、谐振电路、变压器电路、整流电路和滤波电路，还包括采样控制电路，所述采样控制电路的控制端分别连接所述逆变电路的控制端和所述整流电路的控制端；所述采样控制电路的采样端分别连接所述逆变电路的输入端和所述滤波电路的输出端；所述采样控制电路的检测端分别连接所述变压器电路的初级侧或/和次级侧。基于上述交错谐振变换器，采样控制电路采样逆变电路的输入电压和滤波电路的输出电压，以及检测变压器电路的初级电流或/和次级电流，采样控制电路对采样到的输出电压进行运算后得到PWM信号，并根据得到的PWM信号驱动逆变电路内的初级开关管，从而实现变频控制逆变电路内的初级开关管的目的；采样控制电路根据采样到的逆变电路的输入电压或整流电路的输出电压或设置电压Vref得到延迟时间，根据延迟时间与检测到的初级电流或次级电流的过零信号对整流电路内次级开关管进行延时控制。通过采样控制电路变频控制逆变电路和延时控制整流电路来实现对输出电压的调节，基于次级电流或初级电流中的过零点延时相应次级开关管的关断来实现延时控制，延时控制增加谐振电路中的能量，使交错谐振变换器具有升压特性，该交错谐振变换器大幅降低控制频率范围来实现宽的输入电压范围或/和宽的输出电压范围，从而降低了开关管驱动损耗和关断损耗，以及磁性元件损耗，提高了转换效率，进而解决了谐振变换器的输出电压范围窄，且控制频率范围大的问题。可选的，所述采样控制电路为微控制器。可选的，所述采样控制电路包括依次电连接的采样校准电路、误差放大器、环路补偿器、压控振荡器，延时控制器和零电流检测器；所述采样校准电路的采样端分别连接所述逆变电路的输入端和所述滤波电路的输出端；所述逆变电路的控制端连接所述压控振荡器；所述延时控制器分别连接所述采样校准电路和所述零电流检测器；所述整流电路的控制端连接所述延时控制器，所述零电流检测器的检测端分别连接所述变压器电路的初级侧或/和次级侧。采样校准电路采样滤波电路的输出电压，并对采样到的输出电压校准后得到采样输出电压，以及将其传输至误差放大器，误差放大器根据采样输出电压与基准电压的差值得到误差信号，并将其传输至环路补偿器，环路补偿器对其进行补偿放大后得到放大误差信号，并将放大误差信号传输至压控振荡器，压控振荡器根据放大误差信号的值输出频率的PWM信号，从而实现对逆变电路内的初级开关管进行变频控制；采样校准电路还采样逆变电路的输入电压，并对采样到的输入电压进行校准后得到采样输入电压，以及将其传输至延时控制器；零电流检测器检测变压器电路的初级电流或/和次级电流，当检测到变压器电路的初级电流或/和次级电流为零时，将初级电流或/和次级电流的过零信号传输至延时控制器；延时控制器根据采样输入电压或采样输出电压或设置电压Vref确定延迟时间，并根据延迟时间与初级电流或次级电流的过零信号对整流电路内的次级开关管进行延时控制，基于延时控制增加谐振电路中的能量，使交错谐振变换器具有升压特性，使交错谐振变换器大幅降低控制频率范围来实现宽的输入电压范围或/和宽的输出电压范围，从而降低了开关管驱动损耗和关断损耗，以及磁性元件损耗，提高了转换效率，进而解决了谐振变换器的输出电压范围窄，且控制频率范围大的问题。可选的，所述逆变电路包括至少三组初级开关电路，每组初级开关电路包含两个初级开关管；其一所述初级开关管连接所述直流电源的正端，其一所述初级开关管还经另一所述初级开关管连接所述直流电源的负端，其一所述初级开关管和另一所述初级开关管的公共点连接所述谐振电路。用于接收直流电源提供的输入电压并将其传输至谐振电路。可选的，所述谐振电路包括至少三组谐振模块，每组谐振模块包括谐振电感和谐振电容；所述谐振电容的一端连接对应组中两个所述初级开关管的公共点，所述谐振电容经所述谐振电感连接所述变压器电路的初级侧。用于接收逆变电路的输出电压并将其传输至变压器电路，并降低了逆变电路内初级开关管损耗的作用。可选的，所述谐振电感包括独立电感或集成电感。可选的，所述谐振电路包括至少三组谐振模块，每组谐振模块包括谐振电感和谐振电容；所述谐振电容并联在所述变压器电路的初级侧，所述谐振电感的一端连接对应组中两个所述初级开关管的公共点，所述谐振电感的另一端连接所述变压器电路的初级侧。用于接收逆变电路的输出电压并将其传输至变压器电路，并降低了逆变电路内初级开关管的损耗。可选的，所述变压器电路包括至少三个变压器，所述变压器的初级侧星型或三角型互相连接，所述变压器的次级侧星型或三角型互相连接，所述变压器的初级侧连接所述谐振电感，所述变压器的次级侧连接所述整流电路。用于接收谐振电路的输出电压对其变压后传输至整流电路。可选的，所述变压器包括独立变压器或集成变压器。可选的，所述整流电路包括至少三组次级开关电路，每组次级开关电路包含两个次级开关管；其一所述次级开关管和另一所述次级开关管的公共点连接对应组中所述变压器的次级侧，其一所述次级开关管串联另一所述次级开关管，其一所述次级开关管和另一所述次级开关管分别连接所述滤波电路。用于接收变压器电路的输出电压并对其进行整流后传输至滤波电路。可选的，所述谐振变换器也适用于非隔离谐振变换器。本专利技术还提供一种交错谐振变换器的控制方法，所述控制方法，包括：所述采样控制电路采样所述滤波电路的输出电压，并对所述输出电压进行运算后变频控制所述逆变电路；所述采样控制电路检测所述变压器电路的初级电流或/和次级电流，所述采样控制电路还采样所述逆变电路的输入电压；所述采样控制电路根据采样到的所述输入电压或所述输出电压或设置电压Vref得到延迟时间；所述采样控制电路根据检测到所述变压器电路的初级电流或次级电流过零信号结合延迟时间对所述整流电路进行延时控制。基于上述控制方法，令采样控制电路采样逆变电路的输出电压和滤波电路的输入电压，以及检测变压器电路的初级电流或/和次级电流，采样控制电路根据采样到的输出电压对逆变电路进行变频控制，采样控制电路根据输出电压或输入电压或设置电压Vref确定延迟时间，并根据延迟时间与检测到初级电流或次级电流的过零信号对整流电路进行延时控制；基于延时控制增加谐振电路中的能量，使交错谐振变换器具有升压特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交错谐振变换器，包括依次电连接的直流电源、逆变电路、谐振电路、变压器电路、整流电路和滤波电路，其特征在于，还包括采样控制电路，所述采样控制电路的控制端分别连接所述逆变电路的控制端和所述整流电路的控制端；所述采样控制电路的采样端分别连接所述逆变电路的输入端和所述滤波电路的输出端；所述采样控制电路的检测端分别连接所述变压器电路的初级侧或/和次级侧。

【技术特征摘要】
1.一种交错谐振变换器，包括依次电连接的直流电源、逆变电路、谐振电路、变压器电路、整流电路和滤波电路，其特征在于，还包括采样控制电路，所述采样控制电路的控制端分别连接所述逆变电路的控制端和所述整流电路的控制端；所述采样控制电路的采样端分别连接所述逆变电路的输入端和所述滤波电路的输出端；所述采样控制电路的检测端分别连接所述变压器电路的初级侧或/和次级侧。2.根据权利要求1所述的交错谐振变换器，其特征在于，所述采样控制电路为微控制器。3.根据权利要求1所述的交错谐振变换器，其特征在于，所述采样控制电路包括依次电连接的采样校准电路、误差放大器、环路补偿器、压控振荡器，延时控制器和零电流检测器；所述采样校准电路的采样端分别连接所述逆变电路的输入端和所述滤波电路的输出端；所述逆变电路的控制端连接所述压控振荡器；所述延时控制器分别连接所述采样校准电路和所述零电流检测器；所述整流电路的控制端连接所述延时控制器，所述零电流检测器的检测端分别连接所述变压器电路的初级侧或/和次级侧。4.根据权利要求1或2或3所述的交错谐振变换器，其特征在于，所述逆变电路包括至少三组初级开关电路，每组初级开关电路包含两个初级开关管；其一所述初级开关管连接所述直流电源的正端，其一所述初级开关管还经另一所述初级开关管连接所述直流电源的负端，其一所述初级开关管和另一所述初级开关管的公共点连接所述谐振电路。5.根据权利要求4所述的交错谐振变换器，其特征在于，所述谐振电路包括至少三组谐振模块，每组谐振模块包括谐振电感和谐振电容；所述谐振电容的一端连接对应组中两个所述初级开关管的公共点，所述谐振电容经所述谐振电感连接所述变压器电路的初级侧。6.根据权利要求5所述的交错谐振变换器，其特征在于，所述谐振电感包括独立电感或集成电感。7.根据权利要求4所述的交错谐振变换器，其特征在于，所述谐振电路包括至少三组谐振模块，每组谐振模块包括谐振电感和谐振电容；所述谐振电容并联在所述变压器电路的初级侧，所述谐振电感的一端连接对应组中两个所述初级开关管的公共点，所述谐振电感的另一端连接所述变压器电路的初级侧。8.根据权利要求5所述的交错谐振变换器，其特征在于，所述变压器电路包括至少三个变压器，所述变压器的初级侧星型或三角型互相连接，所述变压器的次级侧星型或三角型互相连接，所述变压器的初级侧连...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦忠杰，韦康，郑益群，
申请(专利权)人：杭州中恒电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33