一种双向三电平三相交错LLC变换器及其控制方法技术

本发明专利技术适用于电子电力功率变换技术领域，提供一种双向三电平三相交错LLC变换器及其控制方法，双向三电平三相交错LLC变换器包括并联的多个三电平三相交错LLC电路，每个所述三电平三相交错LLC电路均包括：原边电路、LLC谐振电路、隔离变压电路以及副边电路，所述原边电路、所述LLC谐振电路、所述隔离变压电路以及所述副边电路依次电连接；所述原边电路包括三相交错的原边三相全桥单元，所述LLC谐振电路包括三相谐振单元，所述隔离变压电路包括与所述三相谐振单元对应连接的三个变压器，所述副边电路包括三相的副边三相全桥单元。本发明专利技术实施例的使用范围广泛、成本低、电压应力更强。电压应力更强。电压应力更强。

【技术实现步骤摘要】
一种双向三电平三相交错LLC变换器及其控制方法


[0001]本专利技术属于电子电力功率变换
，尤其涉及一种双向三电平三相交错LLC变换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]在电气系统中实施电气隔离，既可以提高系统的安全性，还可以避免接地回路问题。目前，应用最广泛的软开关技术是LLC谐振变换器，LLC谐振变换器能够在谐振频率附近实现开关器件的零电压导通，且EMI干扰小，在DCDC变换领域受到广泛应用。但现有技术中，通常使用的两电平LLC谐振变换器只能用于电压等级不高的场合，例如单向DCDC变换场景，若用于电压等级稍高的场景或功率双向流动的场景，会需要换用耐压等级高的器件，如SiC等，这样会增加变换器成本。此外，半导体开关管电流应力大，导致损耗大，功率等级提升会受到限制，且输入输出直流侧电容的纹波电流大，电容寿命受到影响，甚至需要更多数量的直流侧电容。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供一种双向三电平三相交错LLC变换器，旨在解决现有的双向三电平三相交错LLC变换器存在成本较高，电压应力不够，难以适应多场景应用的问题。
[0004]本专利技术实施例是这样实现的，通过提供一种双向三电平三相交错LLC变换器，包括：并联的多个三电平三相交错LLC电路，每个所述三电平三相交错LLC电路均包括：原边电路、LLC谐振电路、隔离变压电路以及副边电路；
[0005]所述原边电路、所述LLC谐振电路、所述隔离变压电路以及所述副边电路依次电连接；
[0006]所述原边电路包括三相交错的原边三相全桥单元，所述LLC谐振电路包括三相谐振单元，所述隔离变压电路包括与所述三相谐振单元对应连接的三个变压器，所述副边电路包括三相的副边三相全桥单元，所述原边三相全桥单元的第一桥臂中点、所述原边三相全桥单元的第二桥臂中点以及所述原边三相全桥单元的第三桥臂中点对应与所述三相谐振单元电连接，所述副边三相全桥单元的第一桥臂中点、所述副边三相全桥单元的第二桥臂中点、所述副边三相全桥单元的第三桥臂中点一一对应与所述三个变压器的副边电连接。
[0007]更进一步地，所述原边电路还包括第一正极输入端、第一N端以及第一直流侧电容，所述第一直流侧电容的第一端与所述第一正极输入端电连接，所述第一直流侧电容的第二端与所述第一N端电连接。
[0008]更进一步地，所述原边三相全桥单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管以及第六开关管；
[0009]所述第一开关管的源极与所述第二开关管的漏极电连接，形成所述原边三相全桥单元的第一桥臂；
[0010]所述第三开关管的源极与所述第四开关管的漏极电连接，形成所述原边三相全桥单元的第二桥臂；
[0011]所述第五开关管的源极与所述第六开关管的漏极电连接，形成所述原边三相全桥单元的第三桥臂；
[0012]所述第一直流侧电容、所述原边三相全桥单元的第一桥臂、所述原边三相全桥单元的第二桥臂以及所述原边三相全桥单元的第三桥臂并联；其中，
[0013]所述第一直流侧电容的第一端与所述第一开关管的漏极、所述第三开关管的漏极、所述第五开关管的漏极电连接，所述第一直流侧电容的第二端与所述第二开关管的源极、所述第四开关管的源极、所述第六开关管的源极电连接。
[0014]更进一步地，所述三相谐振单元包括A相谐振单元、B相谐振单元以及C相谐振单元；其中，
[0015]所述A相谐振单元包括第一谐振电容以及第一谐振电感，所述第一谐振电容的一端与所述原边三相全桥单元的第一桥臂中点电连接，所述第一谐振电容的另一端与所述第一谐振电感的一端电连接，所述第一谐振电感的另一端与对应A相变压器原边的第一端电连接；
[0016]所述B相谐振单元包括第二谐振电容以及第二谐振电感，所述第二谐振电容的一端与所述原边三相全桥单元的第二桥臂中点电连接，所述第二谐振电容的另一端与所述第二谐振电感的一端电连接，所述第二谐振电感的另一端与对应B相变压器原边的第一端电连接；
[0017]所述C相谐振单元包括第三谐振电容以及第三谐振电感，所述第三谐振电容的一端与所述原边三相全桥单元的第三桥臂中点电连接，所述第三谐振电容的另一端与所述第三谐振电感的一端电连接，所述第三谐振电感的另一端与对应C相变压器原边的第一端电连接；
[0018]所述A相变压器原边的第二端分别与所述B相变压器原边的第二端以及所述C相变压器原边的第二端电连接。
[0019]更进一步地，所述副边电路还包括第二正极输入端、第二N端以及第二直流侧电容，所述第二直流侧电容的第一端与所述第二正极输入端电连接，所述第二直流侧电容的第二端与所述第二N端电连接。
[0020]更进一步地，所述副边三相全桥单元包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管以及第十二开关管；
[0021]所述第七开关管的源极与所述第八开关管的漏极电连接，形成所述副边三相全桥单元的第一桥臂；
[0022]所述第九开关管的源极与所述第十开关管的漏极电连接，形成所述副边三相全桥单元的第二桥臂；
[0023]所述第十一开关管的源极与所述第十二开关管的漏极电连接，形成所述副边三相全桥单元的第三桥臂；
[0024]所述第二直流侧电容、所述副边三相全桥单元的第一桥臂、所述副边三相全桥单元的第二桥臂以及所述副边三相全桥单元的第三桥臂并联；其中，
[0025]所述第二直流侧电容的第一端与所述第七开关管的漏极、所述第九开关管的漏
极、所述第十一开关管的漏极电连接，所述第二直流侧电容的第二端与所述第八开关管的源极、所述第十开关管的源极、所述第十二开关管的源极电连接。
[0026]更进一步地，还包括电流互感器电路，所述电流互感器电路设置在所述隔离变压电路与所述副边电路之间。
[0027]更进一步地，所述电流互感器电路包括A相电流互感器、B相电流互感器以及C相电流互感器；
[0028]所述A相电流互感器连接于A相变压器副边的第一端与所述副边三相全桥单元的第一桥臂中点之间；
[0029]所述B相电流互感器连接于B相变压器副边的第一端与所述副边三相全桥单元的第二桥臂中点之间；
[0030]所述C相电流互感器连接于C相变压器副边的第一端与所述副边三相全桥单元的第三桥臂中点之间；
[0031]所述A相变压器副边的第二端分别与所述B相变压器副边的第二端以及所述C相变压器副边的第二端电连接。
[0032]本专利技术实施例还提供了一种双向三电平三相交错LLC变换器的控制方法，包括以下步骤：
[0033]设置所述多个三电平三相交错LLC电路中的原边三相全桥单元的开关管以及副边三相全桥单元开关管的占空比，其中，所述原边三相全桥单元的不同桥臂的开关管之间的占空比互差120
°
，同一桥臂的开关管之间反相互补，并设置有第一死区时间，所述原边三相全桥单元的开关管与所述副边三相全桥单元的开关管的占空比之间设置有第二死区时间；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向三电平三相交错LLC变换器，其特征在于，包括：并联的多个三电平三相交错LLC电路，每个所述三电平三相交错LLC电路均包括：原边电路、LLC谐振电路、隔离变压电路以及副边电路；所述原边电路、所述LLC谐振电路、所述隔离变压电路以及所述副边电路依次电连接；所述原边电路包括三相交错的原边三相全桥单元，所述LLC谐振电路包括三相谐振单元，所述隔离变压电路包括与所述三相谐振单元对应连接的三个变压器，所述副边电路包括三相的副边三相全桥单元，所述原边三相全桥单元的第一桥臂中点、所述原边三相全桥单元的第二桥臂中点以及所述原边三相全桥单元的第三桥臂中点对应与所述三相谐振单元电连接，所述副边三相全桥单元的第一桥臂中点、所述副边三相全桥单元的第二桥臂中点、所述副边三相全桥单元的第三桥臂中点一一对应与所述三个变压器的副边电连接。2.如权利要求1所述的一种双向三电平三相交错LLC变换器，其特征在于，所述原边电路还包括第一正极输入端、第一N端以及第一直流侧电容，所述第一直流侧电容的第一端与所述第一正极输入端电连接，所述第一直流侧电容的第二端与所述第一N端电连接。3.如权利要求2所述的一种双向三电平三相交错LLC变换器，其特征在于，所述原边三相全桥单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管以及第六开关管；所述第一开关管的源极与所述第二开关管的漏极电连接，形成所述原边三相全桥单元的第一桥臂；所述第三开关管的源极与所述第四开关管的漏极电连接，形成所述原边三相全桥单元的第二桥臂；所述第五开关管的源极与所述第六开关管的漏极电连接，形成所述原边三相全桥单元的第三桥臂；所述第一直流侧电容、所述原边三相全桥单元的第一桥臂、所述原边三相全桥单元的第二桥臂以及所述原边三相全桥单元的第三桥臂并联；其中，所述第一直流侧电容的第一端与所述第一开关管的漏极、所述第三开关管的漏极、所述第五开关管的漏极电连接，所述第一直流侧电容的第二端与所述第二开关管的源极、所述第四开关管的源极、所述第六开关管的源极电连接。4.如权利要求1所述的一种双向三电平三相交错LLC变换器，其特征在于，所述三相谐振单元包括A相谐振单元、B相谐振单元以及C相谐振单元；其中，所述A相谐振单元包括第一谐振电容以及第一谐振电感，所述第一谐振电容的一端与所述原边三相全桥单元的第一桥臂中点电连接，所述第一谐振电容的另一端与所述第一谐振电感的一端电连接，所述第一谐振电感的另一端与对应A相变压器原边的第一端电连接；所述B相谐振单元包括第二谐振电容以及第二谐振电感，所述第二谐振电容的一端与所述原边三相全桥单元的第二桥臂中点电连接，所述第二谐振电容的另一端与所述第二谐振电感的一端电连接，所述第二谐振电感的另一端与对应B相变压器原边的第一端电连接；所述C相谐振单元包括第三谐振电容以及第三谐振电感，所述第三谐振电容的一端与所述原边三相全桥单元的第三桥臂中点电连接，所述第三谐振电容的另一端与所述第三谐振电感的一端电连接，所述第三谐振电感的另一端与对应C相变压器原边的第一端电连接；所述A相变压器原边的第二端分别与所述B相变压器原边的第二端以及所述C相变压器
原边的第二端电连接。5.如权利要求1所述的一种双向三电平三相交错LLC变换器，其特征在于，所述副边电路还包括第二正极输入端、第二N端以及第二直流侧电容，所述第二直流侧电容的第一端与所述第二正极输入端电连接，所述第二直流侧电容的第二端与所述第二N端电连接。6.如权利要求5所述的一种双向三电平三相交错LLC变换器，其特征在于，所述副边三相全桥单元包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管以及第十二开关管；所述第七开关管的源极与所述第八开关管的漏极电连接，形成所述副边三相全桥单元的第一桥臂；所述第九开关管的源极与所述第十开关管的漏极电连接，形成所述副边三相全桥单元的第二桥臂；所述第十一...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭小超，徐志财，张尕虎，
申请(专利权)人：深圳市康维特电气有限公司，
类型：发明
国别省市：