多相交错并联LLC谐振变换器的均流方法及装置制造方法及图纸

为了有效解决多相交错并联LLC谐振变换器并联相之间的电压增益存在很大的偏差导致每一相谐振变换器输出的负载电流大小不一的问题，且现有技术存在某一相出现故障会导致整机故障停机的问题，本发明专利技术提出一种新型的多相交错并联LLC谐振变换器的均流方法及实现装置，步骤为：步骤一：由N个额定参数一致的半桥LLC谐振变换器采取输入并联、输出并联的方式构成N相并联LLC谐振变换器，其中N为大于等于2的整数；步骤二：产生N

【技术实现步骤摘要】
多相交错并联LLC谐振变换器的均流方法及装置


[0001]本专利技术属于电力电子
的开关电源技术，涉及到一种新型多相交错并联LLC谐振变换器的均流方法及实现装置。

技术介绍

[0002]LLC谐振变换器凭借其高效率、低EMI、高功率密度等优点在对变换器效率、功率密度要求高的场合得到了广泛的应用。而在大功率、大电流的应用场合中要求变换器具有更大的容量、更高的功率密度、更低的损耗，显然单相LLC谐振变换器已经无法满足要求。因此，通常采用多相交错并联LLC谐振变换器来减小输出电流纹波，提高输出功率。
[0003]然而由于LLC谐振变换器的电压增益与谐振器件的参数息息相关，在实际应用的多相并联系统中，由于制造工艺的偏差、环境变化引起参数变化等问题，各谐振元件难以避免的会存在差异，进而会导致各并联相之间的电压增益存在很大的偏差，从而导致每一相谐振变换器输出的负载电流大小不一，这将严重影响整个系统的效率、可靠性和使用寿命。
[0004]针对多路变换器不均流的问题，一种现有技术给出了改变谐振腔内谐振器件参数的思路，如图1所示。即通过采用在谐振回路中引入可变电感来等效改变谐振腔中的能量，以达到各相谐振变换器的电压增益实时相等的目标，从而保证负载电流实时相等。类似的，由此思路出发，给出了现有引入开关电容方式的两相交错并联的LLC谐振变换器结构，如图2所示。通过引入开关电容，能够比较轻易的改变谐振腔内的能量，最终达到各相均流的目的，但是引入的开关电容控制复杂且系统的体积会增大、成本都会增加，这将不利于系统功率密度和效率的提高。
[0005]另外一种现有的技术提出了一种通过变压器次级绕组分组连接实现各相之间电流自动均流的方法，如图3所示。该方法无需增加额外的控制策略或额外电路元器件即能实现自动均流，但由于其变压器次级分组连接的拓扑结构中变压器副边绕组串联连接，当其中某一相出现故障会导致整机故障停机，因此面对实际应用，其可靠性还需提高。
[0006]由分析可知，尽管上述的两种方法都能解决多相谐振变换器的均流问题，但同时又会引入控制方式复杂、成本提高、可靠性差等新问题。为了有效解决多相交错并联LLC谐振变换器各相不均流问题，同时提高整个系统的转换效率以及可靠性，针对多相LLC谐振变换器的均流问题提出行之有效的方案是一项非常具有实际意义和挑战性的工作。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有均流技术的不足，提出一种新型的多相交错并联LLC谐振变换器的均流方法及实现装置。
[0008]本专利技术的多相交错并联LLC谐振变换器的均流方法的步骤为：
[0009]步骤一：由N个额定参数一致的半桥LLC谐振变换器采取输入并联、输出并联的方式构成N相并联LLC谐振变换器，其中N为大于等于2的整数；
[0010]步骤二：产生N
‑
1个相位可控的交流电流源，分别注入到N
‑
1相LLC谐振变换器的谐
振电容中；
[0011]步骤三：根据反馈的各相LLC谐振变换器的输出电流偏差分别调节各注入的交流电流源的相位，实现各相LLC谐振变换器输出电流均流。
[0012]本专利技术提供一种新型的多相交错并联LLC谐振变换器装置。
[0013]本专利技术的多相交错并联LLC谐振变换器装置包括：
[0014]由N个半桥LLC谐振变换器模块构成的多相交错并联LLC谐振变换器、N
‑
1个由辅助开关桥臂、辅助电感和辅助电容构成的辅助均流支路及一个控制器，其中N为大于等于2的整数。
[0015]其中，第1相半桥LLC谐振变换器为常规半桥LLC谐振变换器，第i相模块半桥LLC谐振变换器中的谐振电容第一端连接该相变换器原边开关桥臂下管的源极，其第二端连接该相变换器的变压器原边绕组的异名端；
[0016]第i相辅助均流支路的辅助开关桥臂包括上开关管和下开关管，其上开关管的漏极接输入源的正极，上开关管的源极接下开关管的漏极构成辅助开关桥臂中点并连接辅助电容的一端，辅助电容的另一端接辅助电感的一端，辅助电感的另一端接第i相模块半桥LLC谐振变换器中的谐振电容的第二端，下开关管的源极接原边地；
[0017]其中，i＝2，3
…
N。
[0018]优选的，所述控制器根据接收到的所述多相交错并联谐振变换器的输出电压反馈信号V
o_FB
或总输出电流反馈信号I
o_FB
，通过内部的电压环或电流环同步控制各相模块的开关管Q
j1
～Q
j2
的驱动信号V
Gj1
～V
Gj2
的频率，j＝1，2
…
N，使得变换器的输出电压或总输出电流恒定，并使得各相模块之间呈固定错相角以获得最优纹波消除效果；其中，控制信号V
Gj1
～V
Gj2
均为占空比接近50％且留有死区时间的两两互补的方波信号。
[0019]进一步，所述控制器通过检测各相模块的输出电流反馈信号之间的偏差来调节第i相辅助均流支路的辅助开关桥臂与第i相模块的原边开关桥臂之间的驱动信号相位差，实现各相模块输出电流均流。
[0020]作为优选，所述的半桥LLC谐振变换器包括开关管Q
11
和开关管Q
12
构成的开关桥臂、谐振电容C
r1
、谐振电感L
r1
、变压器T1、整流管Q
13
、整流管Q
14
和输出电容C
o1
；
[0021]开关管Q
11
的漏极接输入电压源V
in
的正端，其源极接谐振电感的L
r1
的一端，谐振电感的L
r1
的另一端接变压器T1的同名端；开关管Q
12
的漏极与开关管Q
11
的源极相连，其源极接原边地，谐振电容C
r1
的一端接原边地，另外一边接变压器T1的异名端；
[0022]变压器T1的第一副边绕组的同名端接整流管Q
13
的漏极，整流管Q
13
的源极接输出电容C
o1
的负端，变压器T1的第二副边绕组的同名端接变压器T1的第一副边绕组的异名端及输出电容C
o1
的正端，变压器T1的第二副边绕组的异名端接整流管Q
14
的漏极，整流管Q
14
的源极接输出电容C
o1
的负端。
[0023]具体来说，本专利技术的基本原理是：当出现N相交错并联LLC谐振变换器中的谐振参数不一致的情况时，通过对N
‑
1个辅助均流支路分别对N
‑
1相谐振变换器的谐振电容注入相位可调的外电流，通过改变原始谐振电流与注入的外电流之间的相位，等效改变变换器中的谐振电流的大小，从而消除不同相之间谐振元件参数的偏差带来的均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多相交错并联LLC谐振变换器装置，其特征在于，包括：N个半桥LLC谐振变换器模块构成的多相交错并联LLC谐振变换器、N
‑
1个辅助均流支路和一个控制器；其中N为大于等于2的整数；辅助均流支路包括：辅助开关桥臂、辅助电感和辅助电容；第i相半桥LLC谐振变换器连接有辅助均流支路；第i相半桥LLC谐振变换器中的谐振电容第一端连接第i相原边开关桥臂下管的源极，第二端连接第i相变压器原边绕组的异名端；第i相辅助均流支路的辅助开关桥臂包括上开关管和下开关管，其上开关管的漏极接输入源的正极，上开关管的源极接下开关管的漏极构成辅助开关桥臂中点并连接辅助电容的一端，辅助电容的另一端接辅助电感的一端，辅助电感的另一端接第i相半桥LLC谐振变换器中的谐振电容的第二端，下开关管的源极接原边地；其中，i＝2，3
…
N。2.根据权利要求1所述的多相交错并联LLC谐振变换器装置，其特征在于，所述的控制器根据接收到的多相交错并联LLC谐振变换器的输出电压反馈信号V
o_FB
或总输出电流反馈信号I
o_FB
，通过控制器内的电压环或电流环同步控制各相模块的开关管Q
j1
～Q
j2
的驱动信号V
Gj1
～V
Gj2
的频率，使多相交错并联LLC谐振变换器的输出电压或总输出电流恒定，并使得各相模块之间呈固定错相角以获得最优纹波消除效果；其中j＝1，2
…
N；控制信号V
Gj1
～V
Gj2
均为占空比接近50％且留有死区时间的两两互补的方波信号。3.根据权利要求2所述的多相交错并联LLC谐振变换器装置，其特征在于，所述的控制器通过检测各相半桥LLC谐振变换器的输出电流反馈信号之间的偏差来调节第i相辅助均流支路的辅助开关桥臂与第i相模块的原边开关桥臂之间的驱动信号相位差，实现各相模块输出电流均流。4.根据权利要求1所述的多相交错并联LLC谐振变换器装置，其特征在于，所述的半桥LLC谐振变换器包括开关管Q
11
和开关管Q
12
构成的开关桥臂、谐振电容C
r1
、谐振电感L
r1
、变压器T1、整流管Q
13
、整流管Q
14
和输出电容C
o1
；开关管Q
11
的漏极接输入电压源V
in
的正端，其源极接谐振电感的L
r1
的一端，谐振电感的L
r1
的另一端接变压器T1的同名端；开关管Q
12
的漏极与开关管Q
11
的源极相连，其源极接原边地，谐振电容C
r1
的一端接原边地，另外一边接变压器T1的异名端；变压器T1的第一副边绕组的同名端接整流管Q
13
的漏极，整流管Q
13
的源极接输出电容C
o1
的负端，变压器T1的第二副边绕组的同名端接变压器T1的第一副边绕组的异名端及输出电容C
o1
的正端，变压器T1的第二副边绕组的异名端接整流管Q
14
的漏极，整流管Q
14
的源极接输出电容C
o1
的负端。5.根据权利要求4所述的多相交错并联LLC谐振变换器装置，其特征在于，所述的第i相半桥LLC谐振变换器包括辅助均流支路10i和半桥LLC谐振变换器；包括开关管Q
i1
和开关管Q
i2
构成的原边开关桥臂、谐振电容C
ri
、谐振电感L
ri
、变压器T
i
、整流管Q
i3
、整流管Q
i4
和输出电容C
oi
；开关管Q
i1
的漏极接输入电压源V
in
的正端，其源极接谐振电感的L
ri
的一端，谐振电感的
L
ri
的另一端接变压器T
i
的同名端；开关管Q
i2
的漏极与开关管Q
i1
的源极相连，其源极接原边地，谐振电容C
ri
的第一端接原边地，第二端接变压器T
i<...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小高，周威，董汉菁，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：