一种移相交错串联三电平LLC谐振电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种移相交错串联三电平LLC谐振电路，所述电路的总输入电压为vin，所述电路包括N相结构相同的LLC谐振电路，且N相所述LLC谐振电路串联链接；每一相所述LLC谐振电路的工作电压为vin/N，用以降低整个电路的工作电压范围；每一相所述LLC谐振电路均采用三电平方式，用以降低每一所述LLC谐振电路中开关管的工作电压；每一相所述LLC谐振电路提供相位差大小相同的的驱动信号，用以在任何时刻提供能量给所述电路输出端的负载；每一相所述LLC谐振电路提供相位差大小为360°/N；每一相所述LLC谐振电路的工作电压为vin/2N；本实用新型专利技术能够有效降低每一想LLC谐振电路中的工作电压以及LLC电路中开管的工作电压，降低成本。

A Phase-shifted Interleaved Series Three-level LLC Resonant Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种移相交错串联三电平LLC谐振电路
本技术属于电路设计领域，尤其涉及一种移相交错串联三电平LLC谐振电路。
技术介绍
近年来由于环境污染及传统能源的价格不断上涨，光伏发电技术得到了突飞猛进的发展，光伏发电具有清洁无污染、蕴含量大等优点，同时也有供给不稳定、受天气影响较大、输出电压范围宽等特点。传统LLC谐振电路拥有结构简单、较高的效率、软开关等优点，在通信电源中一直有着很普遍的应用；但是单相LLC谐振电路的开关器件直接接在供电输入端，造成每个开关器件的电压应力等于输入电压，所以需要采用耐压值很高的开关器件，而电压应力高的开关器件意味着性能的下降及成本的上升，导致LLC谐振电路的变换效率降低；单相LLC谐振电路输出端存在着较大的纹波电流，导致输出滤波电容发热且对后级用电设备存在干扰。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供了一种移相交错串联三电平LLC谐振电路，该电路能有效降低每一相LLC谐振电路的工作电压，提升谐振电路的变换效率，降低成本，用以解决传统LLC电路中性能低、成本高而且变换效率低的问题；具体技术方案如下：一种移相交错串联三电平LLC谐振电路，所述电路的总输入电压为vin，所述电路包括N相结构相同的LLC谐振电路，且N相所述LLC谐振电路串联链接；每一相所述LLC谐振电路的工作电压为vin/N，用以降低整个电路的工作电压范围；每一相所述LLC谐振电路均采用三电平方式，用以降低每一所述LLC谐振电路中开关器件的工作电压；每一相所述LLC谐振电路提供相位差大小相同的驱动信号，用以在任何时刻提供能量给所述电路输出端的负载。本技术的进一步改进在于，每一相所述LLC谐振电路提供相位差大小为360°/N的驱动信号，用以为所述电路输出端的负载提供能量。本技术的进一步改进在于，每一相所述LLC谐振电路中原边开关器件的工作电压为vin/2N。本技术的进一步改进在于，每一所述LLC谐振电路中设置有预设数量的所述开关器件，所述开关器件采用串联连接或并联连接。本技术的进一步改进在于，每相所述LLC谐振电路中所采用的所述三电平电路中包括一分压电容，且所述分压电容并联一电阻设计，所述电阻用于所述分压电容均匀分压。本技术的移相交错串联三电平LLC谐振电路，通过移相交错串联的方式将N相LLC谐振电路结合起来，并在每一相LLC谐振电路中采用三电平拓扑，这样，一方面可以将N相LLC谐振电路每一相的工作电压降低至整个电路的1/N，另一方面可以将每一相LLC谐振电路中的开关器件的工作电压降低至1/2N；同时，本技术中每一相LLC谐振电路中的驱动信号为相位差大小为360°/N，这样可以保证在任何时刻电路输出端的负载均有设备提供能量；与现有技术相比，本技术中每一LLC谐振电路的开关器件工作电压降低，可以降低成本的投入；在任何时刻能够提供给输出端负载能量，可以有效降低LLC电路输出端的纹波电流，并且提高运用本技术LLC电路的机器的整机效率和供电质量。附图说明图1为本技术实施例中所述移相交错串联三电平LLC谐振电路结构图示意；图2为本技术实施例中所述移相交错串联三电平LLC谐振电路中每一相三电平LLC电路结构图示意；图3为本技术实施例中每一相三电平LLC电路的效率点的工作状态图示意；图4为传统LLC谐振电路结构图示意；图5为理想半桥谐振电路工作波形图示意。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参阅图4，图示为传统LLC谐振电路的结构图，从中可知，LLC谐振变换的直流特性分为零电压工作区和零电流工作区，这种变换有两个谐振频率：一个是电感Lr和电容Cr的谐振点，可由公式计算；另外一个谐振点由电感Lr，电容Cr以及电感Lm决定，可由公式·计算；为了尽可能提高效率，设计电路时需把工作频率设定在Fr1附近；而当输入电压下降时，可以通过降低工作频率获得较大的增益；并且通过选择合适的谐振参数，可让LLC谐振变换无论是负载变化或输入电压变化都能工作在零电压工作区。参阅图5，图示为理想半桥谐振电路工作波形图，从中可知，图中Vgs1和Vgs2分别是传统LLC谐振电路中开关器件Q1、Q2的驱动波形，Ir为谐振电感Lr电感电流波形，Im为变压器励磁电感Lm电流波形，Id1和Id2分别是次级侧输出整流二极管波形，Ids1则为Q1导通电流；具体结合图4，波形图根据不同工作状态被分成6个阶段，具体过程为：T0～T1：Q1关断，Q2开通，电感Lr和Cr进行谐振，次级D1关断，D2开通，二极管D1约为两倍输出电压，此时能量从Cr,Lr转换至次级。直到Q2关断。T1～T2：开关器件Q1和开关器件Q2同时关断，此时时处于死区时间，此时电感Lr和电感Lm电流给开关器件Q2的输出电容充电，给开关器件Q1的输出电容放电直到开关器件Q2输出电容的电压等于vin；次级二极管D1和二极管D2关断Vd1＝Vd2＝0,当开关器件Q1开通时该相位结束。T2～T3：开关器件Q1导通，开关器件Q2关断，而二极管D1导通，二极管D2关断，此时Vd2＝2Vout，电容Cr和电感Lr谐振在fr1,此时电感Ls的电流通过开关器件Q1返回到vin,直到电感Lr的电流为零，此相位结束。T3～T4：开关器件Q1导通，开关器件Q2关断，二极管D1导通，二极管D2关断，Vd2＝2Vout，电容Cr和电感Lr谐振在fr1，电感Lr的电流反向通过开关器件Q1流回功率地。能量从输入转换到次级，直到开关器件Q1关断该相位结束。T4～T5：开关器件Q1，开关器件Q2同时关断，二极管D1，二极管D2关断，原边电流I(Lr+Lm)给Q1开关器件的Coss充电，给Q2的Coss放电，直到开关器件Q2的Coss电压为零；此时开关器件Q2二极管开始导通；开关器件Q2开通时相位结束。T5～T6：开关器件Q1关断，开关器件Q2导通，二极管D1关断，二极管D2开通，电容Cr和电感Ls谐振在频率fr1，电感Lr电流经开关器件Q2回到地；当电感Lr电流为零时相位结束。结合图1～图3，在本技术实施例中，提供了一种移相交错串联三电平LLC谐振电路，所述电路的总输入电压为vin，电路包括N相结构相同的LLC谐振电路，且N相LLC谐振电路串联链接；每一相LLC谐振电路的工作电压为vin/N，用以降低整个电路的工作电压范围；每一相LLC谐振电路均采用三电平方式，用以降低每一LLC谐振电路中开关器件的工作电压；每一相LLC谐振电路提供相位差大小相同的驱动信号，用以在任何时刻提供能量给电路输出端的负载。在具体实施例中，每一相所述LLC谐振电路提供相位差大小为360°/N的驱动信号，用以为电路输出端的负载提供能量；且每一相所述LLC谐振电路的工作电压为vin/2N。此外，为了满足各种不同需求，本技术在每一LLC谐振电路中设置有预设数量的开关器件，开关器件采用串联连接或并联连接，对于开关器件设置的数量以及连接方式，本技术在此并不进行限制和固定，可根据实际情况进行选择。接下来，结合图1～图3，以三相的移相交错串联三电平LLC谐振电路进行具体说明；参阅图1，三相串联方式可将电源的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移相交错串联三电平LLC谐振电路，所述电路的总输入电压为vin，其特征在于，所述电路包括N相结构相同的LLC谐振电路，且N相所述LLC谐振电路串联连接；每一相所述LLC谐振电路的工作电压为vin/N，用以降低整个电路的工作电压范围；每一相所述LLC谐振电路均采用三电平方式，用以降低每一所述LLC谐振电路中开关器件的工作电压；每一相所述LLC谐振电路提供相位差大小相同的驱动信号，用以在任何时刻提供能量给所述电路输出端的负载。

【技术特征摘要】
1.一种移相交错串联三电平LLC谐振电路，所述电路的总输入电压为vin，其特征在于，所述电路包括N相结构相同的LLC谐振电路，且N相所述LLC谐振电路串联连接；每一相所述LLC谐振电路的工作电压为vin/N，用以降低整个电路的工作电压范围；每一相所述LLC谐振电路均采用三电平方式，用以降低每一所述LLC谐振电路中开关器件的工作电压；每一相所述LLC谐振电路提供相位差大小相同的驱动信号，用以在任何时刻提供能量给所述电路输出端的负载。2.根据权利要求1所述的一种移相交错串联三电平LLC谐振电路，其特征在于，每一相所述LLC谐振电路提供相位差大小为360°...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建华，庞晋永，
申请(专利权)人：安徽动力源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34