一种功率变换器及其控制方法技术

本申请公开了本申请提供一种功率变换器及其控制方法，包括至少两个谐振电路单元，至少两个谐振电路单元的原边输入侧并联在输入电源的正负极之间，并且至少两个谐振电路单元的副边输出端依次串联连接。本申请中，尽管各个谐振电路单元的电压增益可能因元器件参数或线路排列几何结构的差异而有所不同，但各谐振电路单元的输出电流因输出串联而被强制等同，因此达到了均流效果。

【技术实现步骤摘要】
一种功率变换器及其控制方法
本申请涉及功率变换器
，具体涉及一种功率变换器及其控制方法。
技术介绍
LLC电路是隔离型DC/DC功率变换器的优选拓扑之一，具有容易在功率变换器的原、副边实现软开关的特点，且电磁干扰噪声低。三电平LLC电路是LLC基本电路的拓展，对于同样的功率开关电压耐量，其输入电压允许值提升为2倍。因此，该电路是三相交流380V供电情况下，功率变换器中隔离型DC/DC电路的更好选项之一。为提升变换器的功率密度，可采用更高的开关频率工作。然而高频电子元器件的功率容量普遍不如低频的大。为此，联合多个LLC电路是实现变换器扩容的途径之一。然而，LLC电路控制方式比较复杂，输出均流实现困难。对于三电平LLC拓扑来说实现起来更是困难，也缺乏高质量的均流控制方法。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种功率变换器及其控制方法，用于解决联合多个LLC电路时控制方式复杂、输出均流实现困难的技术问题。本申请提供一种功率变换器，包括至少两个谐振电路单元，至少两个谐振电路单元的原边输入侧并联在输入电源的正负极之间，并且至少两个谐振电路单元的副边输出端依次串联连接。优选地，每个谐振电路单元的原边输入侧的两端之间设有第一中点端，至少两个谐振电路单元的第一中点端相互连接，形成第二中点端；第二中点端与输入电源的正极之间设有第一电容，第二中点端与输入电源的负极之间设有第二电容，第一电容和第二电容串联连接在输入电源的正负极之间。优选地，每个谐振电路单元的原边输入侧的两端之间设有第三中点端，第三中点端与谐振电路单元的原边输入侧的两端之间分别设有第三电容和第四电容，第三电容和第四电容串联连接。优选地，谐振电路单元的原边输入侧包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关以及第四功率开关，第一功率开关的漏极与输入电源的正极连接，第一功率开关的源极与第二功率开关的漏极连接，第二功率开关的源极与第三功率开关的漏极连接，第三功率开关的源极与第四功率开关的漏极连接，第四功率开关的源极与输入电源的负极连接。优选地，谐振电路单元还包括谐振腔和变压器；谐振腔包括谐振电容和谐振电感，谐振电感的第一端与第一功率开关的源极连接，谐振电感的第二端与变压器的原边的第一端连接；谐振电容的第一端与第三功率开关的源极连接，谐振电容的第二端与变压器的原边的第二端连接。优选地，变压器的原边包括激磁电感和并联谐振电容；激磁电感的第一端与变压器的原边的第一端连接，激磁电感的第二端与变压器的原边的第二端连接；并联谐振电容的第一端与变压器的原边的第一端连接，并联谐振电容的第二端与变压器的原边的第二端连接。优选地，变压器的副边的两端分别通过第一二极管和第二二极管与输出端的负极连接，变压器的副边的中心抽头与输出端的正极连接，输出端的正极和负极之间设有输出电容。优选地，变压器的副边的两端分别通过第五功率开关和第六功率开关与输出端的负极连接，变压器的副边的中心抽头与输出端的正极连接，输出端的正极和负极之间设有输出电容。本申请还提供一种上述的功率变换器的控制方法，包括：为每个谐振电路单元输出给定电压，相邻两个谐振电路单元的控制脉冲之间的相位差为1/谐振电路单元的总数；累加至少两个谐振电路单元的输出电压，获得采集电压；比较给定电压和采集电压，获得比较结果；根据比较结果统一控制至少两个谐振电路单元的给定电压。优选地，还包括：对每个谐振电路单元进行相同的移相控制和/或相同的脉冲宽度调制。本申请中，尽管各个谐振电路单元的电压增益可能因元器件参数或线路排列几何结构的差异而有所不同，但各谐振电路单元的输出电流因输出串联而被强制等同，因此达到了均流效果。同时，控制各谐振电路单元的元器件参数以及电路排列几何结构的差异不大时，其电压增益也在可控范围内，从而达到均压的效果。考虑到谐振电路单元的输出电流具有较高的电流脉动，输出端具有电压脉动纹波，对各谐振电路单元实施移相交错并联和同步频率调整，以数倍提升功率变换器的等效开关频率、大幅度缩减功率变换器的总电流或电压纹波，显著降低功率变换器的输出滤波的需求。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请的功率变换器的结构图；图2是本申请提供的一种实施例的谐振电路单元的结构图；图3是本申请的功率变换器的各单元的电压输出波形；图4是本申请的功率变换器的总电压输出波形；图5是本申请的功率变换器的控制结构示意图；图6是本申请的功率变换器的各单元的脉冲波交错设置的相位关系示意图；图7是本申请提供的另一种实施例的谐振电路单元的结构图；图8是本申请提供的功率变换器的控制方法的流程图；图9是本申请的功率变换器的谐振电路单元内移相驱动与桥臂输出电压的波形图；图10是本申请的功率变换器的谐振电路单元内的PWM调制与桥臂输出电压的波形图。具体实施方式下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。实施例一本申请提供了一种功率变换器，通过对多个谐振电路单元进行原边并联，副边串联，实现输出均流扩容。本申请提供的功率变换器包括至少两个谐振电路单元，该至少两个谐振电路单元的原边输入侧并联在输入电源的正负极之间，并且该至少两个谐振电路单元的副边输出端依次串联连接。由此，功率变换器的输出电压为所有谐振电路单元的输出电压的总和。如图1所示，作为一个实施例，功率变换器包括四个谐振电路单元-第一单元110、第二单元120、第三单元130以及第四单元140。四个谐振电路单元的原边的正极均与输入电源的正极Vin+连接，四个谐振电路单元的原边的负极均与输入电源的负极Vin-连接，即四个谐振电路单元的原边输入侧并联在输入电源的正负极之间。第一单元110的副边输出端的正极与第二单元120的副边输出端的负极连接，第二单元120的副边输出端的正极与第三单元130的副边输出端的负极连接，第三单元130的副边输出端的正极与第四单元140的副边输出端的负极连接，第一单元110的副边输出端的负极与功率变换器的副边输出端的负极Vo-连接，第四单元140的副边输出端的正极与功率变换器的副边输出端的正极Vo+连接，即四个谐振电路单元的副边输出端依次串联连接。本申请中，各谐振电路单元的频率一致，相邻两个谐振电路单元的控制脉冲之间的相位差为1/谐振电路单元的总数。例如，功率变换器包括N个谐振电路单元，则相邻两个谐振电路单元的控制脉冲之间的相位错开1/N周期。通过各谐振电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率变换器，其特征在于，包括至少两个谐振电路单元，所述至少两个谐振电路单元的原边输入侧并联在输入电源的正负极之间，并且所述至少两个谐振电路单元的副边输出端依次串联连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率变换器，其特征在于，包括至少两个谐振电路单元，所述至少两个谐振电路单元的原边输入侧并联在输入电源的正负极之间，并且所述至少两个谐振电路单元的副边输出端依次串联连接。


2.如权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，每个所述谐振电路单元的原边输入侧的两端之间设有第一中点端，所述至少两个谐振电路单元的第一中点端相互连接，形成第二中点端；
所述第二中点端与输入电源的正极之间设有第一电容，所述第二中点端与输入电源的负极之间设有第二电容，所述第一电容和第二电容串联连接在所述输入电源的正负极之间。


3.如权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，每个所述谐振电路单元的原边输入侧的两端之间设有第三中点端，所述第三中点端与所述谐振电路单元的原边输入侧的两端之间分别设有第三电容和第四电容，所述第三电容和第四电容串联连接。


4.如权利要求1-3中任一项所述的功率变换器，其特征在于，所述谐振电路单元的原边输入侧包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关以及第四功率开关，所述第一功率开关的漏极与所述输入电源的正极连接，所述第一功率开关的源极与所述第二功率开关的漏极连接，所述第二功率开关的源极与所述第三功率开关的漏极连接，所述第三功率开关的源极与所述第四功率开关的漏极连接，所述第四功率开关的源极与所述输入电源的负极连接。


5.如权利要求4所述的功率变换器，其特征在于，所述谐振电路单元还包括谐振腔和变压器；
所述谐振腔包括谐振电容和谐振电感，所述谐振电感的第一端与所述第一功率开关的源极连接，所述谐振电感的第二端与所述变压器的原边的第一端连接；所述谐振电容的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖章钦，吕遥，张烨栋，肖章程，
申请(专利权)人：上海宇帆电气有限公司，杭州迪源电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31