超宽输出电压范围的谐振变换器系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了实现谐振变换器超宽输出电压范围的系统及方法，包括第一开关、第二开关、谐振单元和第一整流支路和第二整流支路，第一开关、第二开关串联后与输入电源并联，所述谐振单元的输入端与所述第二开关并联，所述第一开关闭合时所述输入电源向所述谐振单元输出电能，并经所述第一整流支路向负载提供电能，所述第二开关闭合时所述谐振单元续流，并经所述第二整流支路向所述负载提供电能，所述第一整流支路中串联第三开关，所述第三开关闭合时所述第一整流支路与所述负载并联连接，所述第三开关关断时所述第一整流支路与所述负载断开连接。本发明专利技术的系统能够达到拓宽谐振变换器输出电压范围的目标。输出电压范围的目标。输出电压范围的目标。

【技术实现步骤摘要】
超宽输出电压范围的谐振变换器系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及电能变换领域，具体涉及调节谐振变换器输出电压范围的方法。

技术介绍

[0002]LLC谐振变换器由于具有高效率、小体积以及宽范围软开关等优点在航空电源、直流微电网、燃料电池、船舶动力系统等方面拥有越来越广泛的应用。一般情况下，LLC谐振变换器常采用脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,PFM)方式调节输出电压。然而变换器的工作频率范围受到器件的限制，难以实现宽范围的输出电压调节。为了在有限的工作频率下实现LLC谐振变换器的宽范围电压输出，很多学者从电路不同方面提出了各种增加输出电压范围的方法。
[0003]如图1所示，已知技术中在LLC谐振变换器11的输出端并联BUCK变换器12，所述LLC谐振变换器11具有隔离和功率调节的作用，所述BUCK变换器12根据负载的要求进行电压调节，在这样的电路结构中，LLC谐振变换器11可以一直工作于其谐振频率，LLC谐振变换器11具有更高的效率，但是这种二级电路，电路结构复杂，整体的变换效率变低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中LLC谐振变换器的输出电压范围较窄的缺陷，提供了实现谐振变换器超宽输出电压范围的系统及方法，拓宽了LLC谐振变换器的输出电压范围同时使系统具有较高的效率。
[0005]为了实现以上目的及其他目的，本专利技术是通过包括以下技术方案实现的：
[0006]超宽输出电压范围的谐振变换器系统，包括，第一开关、第二开关、谐振单元和第一整流支路和第二整流支路，第一开关、第二开关串联后与输入电源并联，所述谐振单元的输入端与所述第二开关并联，所述第一开关闭合时所述输入电源向所述谐振单元输出电能，并经所述第一整流支路向负载提供电能，所述第二开关闭合时所述谐振单元续流，并经所述第二整流支路向所述负载提供电能，所述第一整流支路中串联第三开关，所述第三开关闭合时所述第一整流支路与所述负载并联连接，所述第三开关关断时所述第一整流支路与所述负载断开连接。
[0007]本专利技术一优选实施例中，所述谐振单元为串联谐振单元。
[0008]本专利技术一优选实施例中，所述谐振单元包括谐振电容、谐振电感和变压器，所述谐振电容、谐振电感和变压器串联。
[0009]本专利技术一优选实施例中，所述变压器的副边绕组包括第一输出绕组和第二输出绕组，所述第一输出绕组与所述第一整流支路串联，所述第二输出绕组与第二整流支路串联。
[0010]本专利技术一优选实施例中，所述变压器的副边绕组包括第三输出绕组，所述第三输出绕组与所述第一整流支路和所述第二整流支路并联。
[0011]本专利技术一优选实施例中，所述第一整流支路包括第一桥臂的上管和第二桥臂的下管，所述第二整流支路包括第一桥臂的下管和第二桥臂的上管。
[0012]本专利技术一优选实施例中，所述第三开关与所述第一桥臂的上管串联，还包括第四开关，所述第四开关与所述第二桥臂的下管串联，所述第三开关和所述第四开关的开关状态相同。
[0013]上述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，还包括控制电路，所述控制电路根据所述谐振变换器系统输出端的输出电压，控制所述第三开关，所述第三开关导通，所述控制电路调节第一开关和第二开关的频率从而调节所述谐振变换器系统的输出电能，所述第一开关关断，所述控制电路调节第一开关和第二开关的占空比从而调节所述谐振变换器系统的输出电能。
[0014]本专利技术一优选实施例中，所述谐振变换器系统输出端的输出电压增大直到大于第二设定值时，所述第三开关导通，否则，所述第三开关关断。
[0015]本专利技术一优选实施例中，所述谐振变换器系统输出端的输出电压减小直到小于第一设定值时，所述第三开关关断，否则，所述第三开关导通。
[0016]本专利技术还提供超宽输出电压范围的谐振变换器系统控制方法，包括，
[0017]设置谐振变换器，所述谐振变换器的输出端为全波整流单元，
[0018]在所述全波整流单元的一个整流支路中串联第三开关，所述第三开关关断时，所述全波整流单元变为半波整流单元，
[0019]控制所述第三开关开通，并控制所述谐振变换器通过调频的方式调节输出电压，
[0020]控制所述第三开关关断，并控制所述谐振变换器通过调节占空比的方式调节输出电压。
[0021]本专利技术还提供另一超宽输出电压范围的谐振变换器系统控制方法，包括，
[0022]设置谐振变换器，所述谐振变换器的输出端为全桥整流单元，
[0023]在所述全桥整流单元中的一个整流支路中串联第三开关，所述第三开关关断时，所述全桥整流单元变为半桥整流，
[0024]控制所述第三开关开通，并控制所述谐振变换器通过调频的方式调节输出电压，
[0025]控制所述第三开关关断，并控制所述谐振变换器通过调节占空比的方式调节输出电压。
[0026]本专利技术实现了谐振变换器超宽输出电压范围的系统及方法，拓宽了LLC谐振变换器的输出电压范围同时使系统具有较高的效率。
附图说明
[0027]图1为已知技术中调节LLC谐振变换器输出电压范围的电路结构示意图。
[0028]图2为本专利技术功率电路的第一结构示意图。
[0029]图3(a)(b)(c)为本专利技术功率电路的第二结构示意图。
[0030]图4为本专利技术控制电路的结构示意图。
[0031]图5为本专利技术模式切换示意图。
[0032]图6为本专利技术系统的控制方法第一实施例流程图。
[0033]图7为本专利技术系统的控制方法第二实施例流程图。
具体实施方式
[0034]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0035]请参阅图2，本专利技术的系统20包括包括开关单元21，所述开关单元21包括开关S6和开关S7，所述开关S6和开关S7串联；谐振单元22包括电容C5、电感L3和变压器T2，所述电容C5、电感L3和变压器T2串联组成谐振单元22；所述变压器T2包括原边绕组N1、副边绕组N2和N3；整流单元23包括第一整流支路和第二整流支路，所述第一整流支路为二极管D7，所述第二整流支路为二极管D6，所述二极管D6与绕组N2串联后与电容C4并联，所述二极管D7与绕组N3串联后与电容C4并联。开关S8与所述二极管D7反向串联，能够有效关断绕组N3与电容C4的并联支路。该实施例中，示出电感L3，但是本专利技术并不以此为限，电感L3也可为集成于变压器T2中的漏感。
[0036]所述开关S6闭合时所述电压V1向所述谐振单元22输出电能，并经所述第一整流支路向电容C4提供电能，所述开关S7闭合时所述谐振单元22续流，并经所述第二整流支路向电容C4提供电能，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，包括，第一开关、第二开关、谐振单元和第一整流支路和第二整流支路，第一开关、第二开关串联后与输入电源并联，所述谐振单元的输入端与所述第二开关并联，所述第一开关闭合时所述输入电源向所述谐振单元输出电能，并经所述第一整流支路向负载提供电能，所述第二开关闭合时所述谐振单元续流，并经所述第二整流支路向所述负载提供电能，所述第一整流支路中串联第三开关，所述第三开关闭合时所述第一整流支路与所述负载并联连接，所述第三开关关断时所述第一整流支路与所述负载断开连接。2.如权利要求1所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述谐振单元为串联谐振单元。3.如权利要求2所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述谐振单元包括谐振电容、谐振电感和变压器，所述谐振电容、谐振电感和变压器串联。4.如权利要求3所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述变压器的副边绕组包括第一输出绕组和第二输出绕组，所述第一输出绕组与所述第一整流支路串联，所述第二输出绕组与第二整流支路串联。5.如权利要求3所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述变压器的副边绕组包括第三输出绕组，所述第三输出绕组与所述第一整流支路和所述第二整流支路并联。6.如权利要求5所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述第一整流支路包括第一桥臂的上管和第二桥臂的下管，所述第二整流支路包括第一桥臂的下管和第二桥臂的上管。7.如权利要求6所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述第三开关与所述第一桥臂的上管串联，还包括第四开关，所述第四开关与所述第二桥臂的下管串联。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙超，焦德智，邓世国，陈玮，
申请(专利权)人：南京酷科电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：