一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑和电路制造技术

本发明专利技术公开了一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑和电路，包括全桥LLC变换器单元，全桥LLC变换器单元包括二个结构相同的全桥LLC变换器，全桥LLC变换器包括全桥LLC单元、变压器、全桥整流电路，变压器初级连接全桥LLC单元，次级连接全桥整流电路；第一全桥LLC变换器中的第一变压器次级一端，连接第二全桥LLC变换器中的第二变压器的次级一端；第一全桥LLC单元与第二全桥LLC单元并联连接，第一全桥整流电路的输出与第二全桥整流电路的输出并联连接，通过控制全桥LLC单元中的全桥开关时序，实现控制二个全桥LLC变换器的次级侧输出或工作于并联模式，增大输出电流；或工作在串联模式，提高输出电压，实现恒功率宽输出电压范围要求。实现恒功率宽输出电压范围要求。实现恒功率宽输出电压范围要求。

【技术实现步骤摘要】
一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑和电路


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其是涉及一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑和电路。

技术介绍

[0002]DC
‑
DC变换器是实现电气系统电能变换和传输的重要电气设备，广泛应用于电力电子
、通信电源领域、LED照明电源领域和一些实验电源等领域。在新能源汽车充电领域，由于电池技术形态型号等不同，再加上不同类型车辆的功率和体积不同等因素导致新能源汽车电池组的电压和容量各不相同，目前市场上现有新能源汽车电池组电压从200
‑
1000V不等，未来可能有更多电压种类的新能源汽车出现，需要在不同输出电压时都能输出相同的功率以满足大功率快充的需求。
[0003]为了满足宽输出电压范围和恒功率的要求，现有技术方案采用的DC
‑
DC变换器拓扑，基本都为增加额外的电子开关（继电器、半导体开关管等）以及逻辑控制电路，通过不同组合的开关切换实现输出电压的宽范围，有通过开关切换改变多绕组变压器初级或次级绕组的串并联，也有通过开关切换改变多路输出的串并联、还有通过开关切换利用二极管倍压整流原理实现输出电压的宽范围。
[0004]这些技术虽然能够实现恒功率宽范围的电压输出，但是增加了额外的器件和成本，同时增加了设备的体积，另外切换复杂、切换时间长，需要停机较长时间实现切换，而且在并联段串联段的过载保护还需要考虑这些器件应力，切换过电压浪涌抑制，特别是在更大功率需求时该类问题更为突出，严重影响实际实用，随着市场竞争越来越激烈，将不能满足需求。
[0005]因此，如何实现DC
‑
DC变换器的恒功率宽输出电压范围要求，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑和电路，采用二个结构相同的全桥LLC变换器，将第一全桥LLC变换器中的第一变压器次级一端，连接第二全桥LLC变换器中的第二变压器的次级一端，通过控制全桥LLC变换器中全桥LLC单元的开关时序，控制二个全桥LLC变换器的次级侧输出或工作于并联模式，增大输出电流；或工作在串联模式，提高输出电压，实现恒功率宽输出电压范围要求。
[0007]第一方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，包括全桥LLC变换器单元Ⅰ，全桥LLC变换器单元Ⅰ包括二个结构相同的全桥LLC变换器，全桥LLC变换器包括全桥LLC单元、变压器、全桥整流电路，变压器初级连接全桥LLC单元，次级连接全桥整流电路；第一全桥LLC变换器中的第一变压器次级一端，连接第二全桥LLC变换器中的第二变压器的次级一端；第一全桥LLC单元与第二全桥LLC单元并联连接，第一全桥整流电路的输出与第二全桥整流电路的输
出并联连接。
[0008]本专利技术进一步设置为：全桥LLC单元包括全桥开关单元和LLC单元，全桥开关单元的输入端连接直流输入，其输出端连接LLC单元的输入，LLC单元的输出连接变压器初级；LLC单元包括二个电感和一个电容，电容的一端连接全桥开关单元的一个输出端，电容的另一端连接第一电感的一端，第一电感的另一端连接第二电感的一端，第二电感的另一端连接全桥开关单元的另一个输出端，第二电感的两端用于并联变压器初级。
[0009]本专利技术进一步设置为：第一全桥LLC变换器中的第一变压器次级一端，通过开关单元连接第二全桥LLC变换器中的第二变压器的次级一端。
[0010]第二方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种全桥LLC恒功率宽范围变换器电路，包括滤波电路、至少一路第一方面所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑的输入端并联连接，输出端并联连接，各路所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑中的第一变压器次级一端，连接第二变压器次级一端。
[0011]第一方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑控制方法，包括第一方面所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，第一全桥LLC变换器的第一变压器次级的异名端连接第二全桥LLC变换器的第二变压器次级的同名端，控制二个全桥LLC单元中各开关功率管的开关时序，使二个变压器次级绕组极性相反，二个全桥LLC变换器次级侧输出工作于并联模式，增大输出电流；或使二个变压器次级绕组极性相同，二个全桥LLC变换器次级侧输出工作于串联模式，提高输出电压。
[0012]本专利技术进一步设置为：工作于并联模式时，各开关功率管的开关时序：在交流正半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端；在交流负半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端；二个变压器次级侧输出工作于并联模式。
[0013]本专利技术进一步设置为：工作于串联模式时，各开关功率管的开关时序：在交流正半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端；在交流负半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端；二个变压器次级侧输出工作于串联模式。
[0014]第三方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，包括二路结构相同的全桥LLC变换器单元Ⅱ，每路全桥LLC变换器单元Ⅱ包括二个结构相同的全桥LLC变换器，全桥LLC变换器包括全桥LLC单元、变压器、全桥整流电路，变压器初级连接全桥LLC单元，次级连接全桥整流电路；第一全桥LLC单元与第二全桥LLC单元串联连接，在串联点引出电压平衡点；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ的电压平衡点与第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ的电压平衡点之间连接平衡电阻；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第一全桥LLC变换器的第一变压器次级异名端，连接第
二路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第二全桥LLC变换器的第二变压器次级同名端；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第二全桥LLC变换器的第二变压器次级异名端，连接第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第一全桥LLC变换器的第一变压器次级同名端。
[0015]第四方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种全桥LLC恒功率宽范围变换器电路，包括滤波电路、至少一路第三方面所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑并联连接；所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑中的全桥LLC单元串联组合并联连接，相邻两个所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑的电平平衡点之间连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，其特征在于：包括全桥LLC变换器单元Ⅰ，全桥LLC变换器单元Ⅰ包括二个结构相同的全桥LLC变换器，全桥LLC变换器包括全桥LLC单元、变压器、全桥整流电路，变压器初级连接全桥LLC单元，次级连接全桥整流电路；第一全桥LLC变换器中的第一变压器次级一端，连接第二全桥LLC变换器中的第二变压器的次级一端；第一全桥LLC单元与第二全桥LLC单元并联连接，第一全桥整流电路的输出与第二全桥整流电路的输出并联连接。2.根据权利要求1所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，其特征在于：全桥LLC单元包括全桥开关单元和LLC单元，全桥开关单元的输入端连接直流输入，其输出端连接LLC单元的输入，LLC单元的输出连接变压器初级；LLC单元包括二个电感和一个电容，电容的一端连接全桥开关单元的一个输出端，电容的另一端连接第一电感的一端，第一电感的另一端连接第二电感的一端，第二电感的另一端连接全桥开关单元的另一个输出端，第二电感的两端用于并联变压器初级。3.根据权利要求1所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，其特征在于：第一全桥LLC变换器中的第一变压器次级一端，通过开关单元连接第二全桥LLC变换器中的第二变压器的次级一端。4.一种全桥LLC恒功率宽范围变换器电路，其特征在于：包括滤波电路、至少一路权利要求1或2或3所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑的输入端并联连接，输出端并联连接，各路所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑中的第一变压器次级一端，连接第二变压器次级一端。5.一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑控制方法，其特征在于：包括如权利要求1所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，第一全桥LLC变换器的第一变压器次级的异名端连接第二全桥LLC变换器的第二变压器次级的同名端，控制二个全桥LLC单元中各开关功率管的开关时序，使二个变压器次级绕组极性相反，二个全桥LLC变换器次级侧输出工作于并联模式，增大输出电流；或使二个变压器次级绕组极性相同，二个全桥LLC变换器次级侧输出工作于串联模式，提高输出电压。6.根据权利要求5所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑控制方法，其特征在于：工作于并联模式时，各开关功率管的开关时序：在交流正半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端；在交流负半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端；二个变压器次级侧输出工作于并联模式。7.根据权利要求5所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑控制方法，其特征在于：工作于串联模式时，各开关功率管的开关时序：在交流正半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端；在交流负半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建华，崔赛华，张乐乐，李作召，
申请(专利权)人：北京动力源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：