一种宽输出电压范围的制造技术

为了解决

【技术实现步骤摘要】
一种宽输出电压范围的LCLC谐振变换器


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种宽输出电压范围的
LCLC
谐振变换器
。
技术背景
[0002]由于煤炭和石油这些化石能源被大量消耗，产生了严重的环境污染问题，同时化石能源储存量逐渐减少，能源短缺成为限制未来发展的大问题，因此减少使用化石能源，大力发展新能源成为当代世界各国发展的主旋律
。
在这样的国际大环境下可再生能源发电
、
微电网
、
电动汽车等无疑将会成为未来的发展趋势，它们对减少化石能源的使用，改善环境质量有着重要的意义
。
[0003]LLC
变换器可以在全负载范围内实现原边开关零电压
(ZVS)
开通和副边开关零电流
(ZCS)
关断，具有高效率
、
高功率密度和电气隔离的优势，因此在各种领域得到了越来越广泛的应用
。
然而，传统的
LLC
谐振变换器工作在变频控制下，为了获得比较高的增益，不得不扩大工作频率范围或减小电感比，前者优化和设计磁性元件的难度较大，这会增加磁性元件的体积；后者使得
LLC
谐振变换器不得不设计较小的励磁电感
。
然而，励磁电感越小，需要的气隙越大，循环电流也会增大，容易造成变压器损耗
、
开关管导通和关断损耗增加，也降低了谐振变换器的高效性能
。
因此大部分
LLC<br/>谐振变换器难以满足高增益宽输出电压范围的要求
。

技术实现思路

[0004]针对传统
LLC
谐振变换器输出电压范围较窄，以及为获得较宽的电压增益，导致的开关频率的变化范围和损耗较大，设计和优化磁性元件的难度增加等问题，本专利技术提出了一种宽输出电压范围的
LCLC
谐振变换器
。
该谐振变换器在传统
LLC
变换器的基础上，将变压器励磁电感用一个
LC
支路代替，使得变换器具有较高的增益
。
同时，在变换器的全桥整流网络中添加辅助开关，使得变换器的二次侧可根据需要由全桥整流改为倍压整流，进一步扩大电压增益范围
。
在一般情况下，辅助开关关断，所提出的变换器的操作与传统的
LCLC
谐振转换器相同
。
当需要更大的电压增益时，将辅助开关导通，使变换器的电压增益通过倍压整流器成倍增加
。
[0005]相比于传统
LLC
谐振变换器相比，本专利技术具有以下优点：
[0006]1)
在辅助开关关断时，变换器几乎与传统
LCLC
变换器相同
。
但与传统的
LLC
相比，该变换器的增益曲线更为陡峭，允许调节到更高的输出电压
。
[0007]2)
在辅助开关导通时，变换器的电压增益通过倍压整流器成倍增加，使得变换器可调节的输出电压范围更大
。
附图说明
[0008]图1新型
LCLC
谐振变换器
[0009]图2新型
LCLC
谐振变换器的工作波形
[0010]图3辅助开关关断时变换器的等效电路
[0011]图4变换器的基波等效电路
[0012]图5辅助开关导通时变换器的等效电路
具体实施方式
[0013]为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下面将结合附图以具体实施例来做进一步的解释说明，实施例中并不构成对本专利技术实施例的限定
。
[0014]如图1所示本实施例的
LCLC
谐振变换器拓扑结构
。mosfet
开关
S1～
S4组成原边全桥开关网络
。
高频变压器
T
的一次侧与二次侧绕组电压比为
n:1
，
U
in
为输入直流电源电压，
U
o
为输出电压
。
在变压器的一次侧并联一个
LC
支路代替变压器励磁电感，此支路与串联谐振电感
L
r
、
串联谐振电容
C
r
构成谐振槽
。
在全桥整流网络中添加辅助开关
S5，与二极管
D1～
D4组成一个新型的整流器
。Co1～
Co2为输出电容，
R
o
为负载
。
[0015]为了简化分析，给出下列几点假设：
①
将所有开关管及其体内二极管看成理想器件，忽略各驱动信号之间的死区时间；
②
输出电容
C
o1
～
C
o2
足够大，稳态输出电压
U
o
恒定；
③4个开关管的并联电容
(
含寄生电容
)
，其值均为
C
oss
。
[0016]提出的变换器采用传统
LLC
变换器变频控制的方法，一次侧同一桥臂的开关管
S1和
S2、S3和
S4以
50
％的占空比互补导通，不同桥臂对角的开关管
S1和
S4、S2和
S3以
50
％的占空比同时导通；二次侧的二极管
D1～
D4构成整流桥，进行全桥整流
。
变换器的工作方式分为工作频率小于等于串联谐振频率和大于串联谐振频率
。
图2分别显示了变换器的初级开关门控脉冲
(G
S1
‑
G
S4
)、
谐振槽电流
(i
r
)、
极电压
(V
AB
)、
并联支路电流
(i
p
)
以及通过二极管
D1和
D2的电流
i
D1
、i
D2
。
谐振电流滞后于所有三种模式下的极电压，以确保初级侧
mosfet(S1～
S4)
的零电压开关
(ZVS)
导通
。
当工作在大于串联谐振频率时，变换器工作在归一化增益小于1的状态，此时不能实现二次侧
ZCS
，损耗增加，应尽可能避免工作在这个状态；当工作在小于等于串联谐振频率时，变换器工作在归一化增益大于等于1的状态，可以实现一次侧的
ZVS
和二次侧的
ZCS。
接下来将对这一情况下的工作过程进行详细分析
。
[0017]步骤一：分析
L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种宽输出电压范围
LCLC
谐振变换器，所述
LCLC
谐振变换器的特征在于，
mosfet
开关
S1～
S4组成原边全桥开关网络
。
高频变压器
T
的一次侧与二次侧绕组电压比为
n:1
，
U
in
为输入直流电源电压，
U
o
为输出电压
。
在变压器的一次侧并联一个
LC
支路代替变压器励磁电感，此支路与串联谐振电感
L
r
、
串联谐振电容
C
r
构成谐振槽
。
在全桥整流网络中添加辅助开关
S5，与二极管

【专利技术属性】
技术研发人员：陈才学，杨丹，杨旭涛，侯卓华，刘宗元，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：