一种超宽电压范围隔离型LLC变流器制造技术

本发明专利技术公开了一种超宽电压范围隔离型LLC变流器，包括2个高压侧H桥电路、2个LLC谐振电路、2个同变比的隔离变压器和三相桥电路；其中，2个高压侧H桥电路连接输入端电源，隔离变压器的原边分别接对应LLC谐振电路和H桥电路的中点；隔离变压器的副边反极性串联连接，串联后变压器组的3个节点分别接至三相桥电路的中性点；本发明专利技术利用LLC变频调压的优势，结合PWM脉冲180º移相实现串联和并联快速切换，可实现宽范围内输出电压调整，同时发挥PWM整流器一定安全范围内的直流电压调压功能，本发明专利技术具有开关损耗小，效率高，电源的功率密度高，体积小的优点。

An ultra wide voltage range isolation LLC converter

【技术实现步骤摘要】
一种超宽电压范围隔离型LLC变流器
本专利技术涉及一种超宽电压范围隔离型LLC变流器，属于变流器

技术介绍
近年来，随着新能源、电动汽车和分布式配电网的快速发展，储能电池的应用和规模不断的扩大，除电池本身外，宽电压输出范围DC-DC变流器的研究已成为研究重点。但是，由于电动车厂商设计标准不同，而充电系统却需要统一设计安装，导致直流充电桩输出电压的范围较大，特别针对隔离型DC-DC变流器的设计比较困难。因此，从电动汽车实际充电需求出发，满足不同规格电动汽车充电需求的变流器成为当前急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种超宽电压范围隔离型LLC变流器，利用LLC变频调压的优势，结合PWM脉冲180°移相实现串联和并联快速切换，实现宽范围内输出电压调整，同时发挥PWM整流器一定安全范围内的直流电压调压功能，提出了一种1-3倍超宽电压输出范围的变流器拓扑，实现对多种类型电动车电池的自适应充电。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种超宽电压范围隔离型LLC变流器，包括两个H桥电路、两个LLC谐振电路、两个隔离变压器和一个三相整流器；所述两个H桥电路连接输入端电源；每个H桥电路均由4只MOSFET管搭建而成；每个LLC谐振电路均包括谐振电感和谐振电容；所述三相整流器由6只二极管搭建而成；第一个LLC谐振电路中的谐振电感的一端连接第一个H桥电路的左桥臂的中性点，谐振电感的另一端连接谐振电容的一端，谐振电容的另一端连接第一个隔离变压器原边的同名端，第一个隔离变压器原边的非同名端连接第一个H桥电路右桥臂的中性点；第二个LLC谐振电路中的谐振电感的一端连接第二个H桥电路的左桥臂的中性点，谐振电感的另一端连接谐振电容的一端，谐振电容的另一端连接第二个隔离变压器原边的非同名端，第二个隔离变压器原边的同名端连接第二个H桥电路右桥臂的中性点；第一个隔离变压器副边的同名端连接三相整流器的左桥臂的中性点，所述两个隔离变压器副边的非同名端连接，其连接点同时连接三相整流器的中桥臂的中性点，第二个隔离变压器副边的同名端连接三相整流器的右桥臂的中性点。进一步的，所述变流器与50％占空比的高频PWM信号相连，所述高频PWM信号用于控制所述两个H桥电路中MOSFET管交替导通。进一步的，通过改变高频PWM信号频率实现不同倍数增益的输出电压。进一步的，当高频PWM信号运行于谐振频率，且两个隔离变压器的副边并联运行时，实现1倍增益的输出电压；所述两个隔离变压器的副边并联运行，通过S1、S4、S6、S7的驱动信号相同，而S2、S3、S5、S8的驱动信号与之互补实现；当高频PWM信号运行于谐振频率，且两个隔离变压器的副边串联运行时，实现2倍增益的输出电压；所述两个隔离变压器的副边串联运行，通过S1、S4、S5、S8的驱动信号相同，而S2、S3、S6、S7的驱动信号与之互补实现；当高频PWM信号运行于低于谐振频率的频率区域，且两个隔离变压器的副边并联运行时，实现1-1.5倍增益的输出电压；当高频PWM信号运行于低于谐振频率的频率区域，且两个隔离变压器的副边并联运行，且通过联合PWM整流器调节输入直流电压1-1.35的增益时，实现1.5-2倍增益的输出电压；当高频PWM信号运行于低于谐振频率的频率区域，且两个隔离变压器副边串联运行时，实现2-3倍增益的输出电压；所述S1-S8定义如下：一个H桥电路由4只MOSFET管S1-S4构成，其中S1-S2组成左桥臂，S3-S4组成右桥臂；第二个H桥电路由4只MOSFET管S5-S8构成，其中S5-S6组成左桥臂，S7-S8组成右桥臂。进一步的，当变流器输出侧直流电压达到80％电压参考设置值后，进入闭环控制，基于模式选择进行闭环的变频控制。进一步的，所述基于模式选择进行闭环的变频控制，包括：根据直流电压参考值计算参考电压增益，并根据判据选择相应的工作模式，输出结果给PWM模块，通过PWM的寄存器设置分配S1-S8的开关方式；所述判据为：Gref＝G＝1，选择1倍增益开关模式；1≤Gref<1.5，选择1-1.5倍增益开关模式；1.5≤Gref<2，选择1.5-2倍增益开关模式；Gref＝G＝2，选择2倍增益开关模式；2＜Gref≤3，选择2-3倍增益开关模式；所述G、Gref计算如下：其中，G为实际的电压增益，Gref是参考电压增益，n为变压器变比，Uref为直流电压参考值，Uin和Uo分别为直流输入电压和输出电压。本专利技术的优点在于：1、本专利技术充分发挥LLC电路变频调压的功能，控制简单，效率高；2、本专利技术利用180°移相，实现1-2倍电压增益间的快速切换，调压控制简单；3、本专利技术采用180°移相和PWM整流器电压调节混合，可以实现1-3倍电压增益全范围内连续调节；4、本专利技术变流器不仅调压范围广，且可以实现任何可控电压下全功率运行；5、本专利技术变流器MOSFET运行在ZVS，二极管运行在ZCS，开关损耗低，开关电源效率高；6、本专利技术输出整流器公用一个桥臂，简化了电路布局设计。附图说明图1为本专利技术的超宽电压范围隔离型LLC变流器结构原理图。图2为本专利技术在1倍增益并联模式原理图。图3为本专利技术在2倍增益串联模式原理图。图4为本专利技术变流器控制原理图。具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。参见图1，本专利技术提供一种超宽电压范围隔离型LLC变流器，包括2个H桥电路、2个LLC谐振电路、2个隔离变压器和1个三相整流器；其中，2个H桥电路连接输入端电源，具体如下：第一个H桥电路包括4只MOSFET管S1-S4，其中S1-S2组成左桥臂，S3-S4组成右桥臂；第二个H桥电路包括4只MOSFET管S5-S8，其中S5-S6组成左桥臂，S7-S8组成右桥臂。第一个LLC谐振电路包括谐振电感Lr1、谐振电容Cr1以及对应隔离变压器Tr1的励磁电感Lm1，Lr1的一端连接S1-S2左桥臂的中性点，Lr1的另一端连接Cr1的一端，Cr1的另一端连接隔离变压器Tr1原边的同名端，Tr1原边的非同名端连接S3-S4右桥臂的中性点；第二个LLC谐振电路包括谐振电感Lr2、谐振电容Cr2以及对应隔离变压器Tr2的励磁电感Lm2，Lr2的一端连接S5-S6左桥臂的中性点，Lr2的另一端连接Cr2的一端，Cr2的另一端连接隔离变压器Tr2原边的非同名端，Tr2原边的同名端连接S7-S8右桥臂的中性点。所述隔离变压器Tr1的励磁电感Lm1和隔离变压器Tr2的励磁电感Lm2是变压器自身寄生的特性参数，不需要单独在变压器外部设置。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超宽电压范围隔离型LLC变流器，其特征在于，包括两个H桥电路、两个LLC谐振电路、两个隔离变压器和一个三相整流器；/n所述两个H桥电路连接输入端电源；/n每个H桥电路均由4只MOSFET管搭建而成；/n每个LLC谐振电路均包括谐振电感和谐振电容；/n所述三相整流器由6只二极管搭建而成；/n第一个LLC谐振电路中的谐振电感的一端连接第一个H桥电路的左桥臂的中性点，谐振电感的另一端连接谐振电容的一端，谐振电容的另一端连接第一个隔离变压器原边的同名端，第一个隔离变压器原边的非同名端连接第一个H桥电路右桥臂的中性点；第二个LLC谐振电路中的谐振电感的一端连接第二个H桥电路的左桥臂的中性点，谐振电感的另一端连接谐振电容的一端，谐振电容的另一端连接第二个隔离变压器原边的非同名端，第二个隔离变压器原边的同名端连接第二个H桥电路右桥臂的中性点；/n第一个隔离变压器副边的同名端连接三相整流器的左桥臂的中性点，所述两个隔离变压器副边的非同名端连接，其连接点同时连接三相整流器的中桥臂的中性点，第二个隔离变压器副边的同名端连接三相整流器的右桥臂的中性点。/n

【技术特征摘要】
1.一种超宽电压范围隔离型LLC变流器，其特征在于，包括两个H桥电路、两个LLC谐振电路、两个隔离变压器和一个三相整流器；
所述两个H桥电路连接输入端电源；
每个H桥电路均由4只MOSFET管搭建而成；
每个LLC谐振电路均包括谐振电感和谐振电容；
所述三相整流器由6只二极管搭建而成；
第一个LLC谐振电路中的谐振电感的一端连接第一个H桥电路的左桥臂的中性点，谐振电感的另一端连接谐振电容的一端，谐振电容的另一端连接第一个隔离变压器原边的同名端，第一个隔离变压器原边的非同名端连接第一个H桥电路右桥臂的中性点；第二个LLC谐振电路中的谐振电感的一端连接第二个H桥电路的左桥臂的中性点，谐振电感的另一端连接谐振电容的一端，谐振电容的另一端连接第二个隔离变压器原边的非同名端，第二个隔离变压器原边的同名端连接第二个H桥电路右桥臂的中性点；
第一个隔离变压器副边的同名端连接三相整流器的左桥臂的中性点，所述两个隔离变压器副边的非同名端连接，其连接点同时连接三相整流器的中桥臂的中性点，第二个隔离变压器副边的同名端连接三相整流器的右桥臂的中性点。


2.根据权利要求1所述的一种超宽电压范围隔离型LLC变流器，其特征在于，所述变流器与50％占空比的高频PWM信号相连，所述高频PWM信号用于控制所述两个H桥电路中MOSFET管交替导通。


3.根据权利要求2所述的一种超宽电压范围隔离型LLC变流器，其特征在于，通过改变高频PWM信号频率实现不同倍数增益的输出电压。


4.根据权利要求3所述的一种超宽电压范围隔离型LLC变流器，其特征在于，
当高频PWM信号运行于谐振频率，且两个隔离变压器的副边并联运行时，实现1倍增益的输出电压；所述两个隔离变压器的副边并联运行，通过S1、S4、S6、S7的驱动信号相同，而S2、S3、S5、S8的驱动信号与之互补实现；
当高频PWM信号运行于谐振频率，且两个隔离变压器的副边串联运行时，实现2倍增益的输出电压；所述两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪喜军，白雨辰，李先允，王书征，骆皓，张东东，李东野，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32