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谐振变换器、其控制方法以及电子设备技术

技术编号:41183913 阅读:6 留言:0更新日期:2024-05-07 22:17
本申请公开一种谐振变换器、其控制方法以及电子设备,谐振变换器包括直流输入源Vin(Ⅰ)、三相逆变桥(Ⅱ)、三相谐振支路(Ⅲ)、双高频变压器(Ⅳ)、三相整流桥(Ⅴ)和滤波电路(Ⅵ)。在拓扑结构上,本申请仅采用两个高频隔离变压器实现一种三相交错的LLC谐振变换器,降低了传统三相交错LLC谐振变换器拓扑的复杂度,利于磁集成设计提升功率密度,也便于优化生产工艺。在控制上,三相逆变桥(Ⅱ)采用移相120°的交错控制,极大的降低了输出电流纹波,减小滤波电容的体积。此外,本申请谐振变换器可实现软开关和相间自然均流。在工程应用上,本申请提出的LLC谐振变换器可适用于中大功率应用的直流‑直流变换场合。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于电力电子变换器,涉及一种隔离型dc-dc变换器拓扑,特别涉及一种谐振变换器、其控制方法以及电子设备


技术介绍

1、llc谐振变换器具有自然的软开关特性,原边侧开关管可以实现零电压导通(zerovoltage switching,简称为zvs),副边侧整流二极管可以实现零电流关断(zero currentswitching,简称为zcs),具有较高的转换效率和功率密度。此外,llc谐振变换器具有电气隔离、低电磁干扰、输出电压可调、结构简单等优点,是一种具有明显优势的软开关型dc-dc变换器,被广泛的用于数据中心、服务器、车载电源、光伏微型逆变器系统等场合。

2、然而,传统单相谐振变换器的输出纹波大,且其输出侧不含滤波电感,输出电流仅由滤波电容进行滤波。在实际应用中,谐振变换器的输出端需配置多个电解电容进行滤波处理,增加了电源转换器的体积,也降低了电源系统的稳定性和寿命。与此同时,单相llc谐振变换器的功率处理能力有限,一般适用于中小功率应用场合,这也限制了llc谐振变换器的应用场合。

3、为了提升llc谐振变换器的输出功率等级,一般采用两相交错并联或多项交错技术。然而,两相交错llc谐振变换器在谐振参数存在一定偏差(±10%)的情形下,各相电流存在明显的不均流问题,即每相谐振变换器的传输功率存在较大的偏差,导致输出侧电流纹波较大,且极易引起其中一相谐振变换器传输的功率过大而损坏转换器。此外,两相交错llc谐振变换器的不均流工作特性不利于散热设计和系统的稳定性工作,在实际应用中存在较大的风险。p>

4、为了提升谐振变换器的功率处理能力,降低输出电流纹波,解决多相交错llc谐振变换器的相间均流问题,本领域的相关学者和工程人员研究了多种三相交错的llc谐振变换器,其中chaofei、fredc.lee等人在其发表的论文high-frequency three-phaseinterleaved llc resonant converter with gan devices and integrated planarmagnetics中介绍了星型(y)-星型(y)连接的三相交错llc谐振变换器、三角形(△)-三角形(△)连接的三相交错llc谐振变换器、电容三角形(△)-星型(y)-星型(y)连接的三相交错llc谐振变换器及其它三角形(△)/星型(y)组合的三相交错llc谐振变换器拓扑。然而,上述三相交错llc谐振变换器的拓扑结构复杂,均包含三个变压器和三个谐振电感,磁性器件数量多,增加了生产成本和整机体积。


技术实现思路

1、本申请的目的是针对现有技术的不足,为中大功率应用场合提供一种谐振变换器、其控制方法以及电子设备,以提升功率处理能力的同时显著降低输出电流纹波,实现相间自然均流;与传统三相交错llc谐振变换器相比,本申请的一种llc谐振变换器降低了整体拓扑的复杂性,可以优化生产工艺,降低生产成本,减小电源体积,具有明显的应用优势。

2、本申请技术方案提供一种谐振变换器,包括直流输入源vin(ⅰ)、三相逆变桥(ⅱ)、三相谐振支路(ⅲ)、双高频变压器(ⅳ)、三相整流桥(ⅴ)和滤波电路(ⅵ);

3、所述三相逆变桥(ⅱ)包括第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、第三开关管(s3)、第四开关管(s4)、第五开关管(s5)以及第六开关管(s6);

4、所述三相谐振支路(ⅲ)具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端、第二输出端以及第三输出端;

5、所述双高频变压器(ⅳ)包括第一励磁电感(lm1)、第二励磁电感(lm2)、第一变压器(t1)和第二变压器(t2);

6、所述三相整流桥(ⅴ)具有第四输入端、第五输入端、第六输入端、第四输出端以及第五输出端;

7、所述第一开关管(s1)的漏极与所述直流输入源vin(ⅰ)的正端电连接,所述第一开关管(s1)的源极分别与所述第二开关管(s2)的漏极和所述第一输入端电连接;所述第三开关管(s3)的漏极和所述第五开关管(s5)的漏极分别与所述第一开关管(s1)的漏极电连接;所述第四开关管(s4)的源极和所述第六开关管(s6)的源极分别与所述第二开关管(s2)的源极电连接,所述第二开关管(s2)的源极与所述直流输入源vin(ⅰ)的负端电连接;所述第三开关管(s3)的源极分别与所述第四开关管(s4)的漏极和所述第二输入端电连接;所述第五开关管(s5)的源极分别与所述第六开关管(s6)的漏极和所述第三输入端电连接;

8、所述第一变压器(t1)的原边侧同名端与所述第一输出端电连接;所述第一变压器(t1)的原边侧非同名端和所述第二变压器(t2)的原边侧同名端分别与所述第二输出端电连接;所述第二变压器(t2)的原边侧非同名端与所述第三输出端电连接;

9、所述第一励磁电感(lm1)的一端与所述第一变压器(t1)的原边侧同名端电连接,所述第一励磁电感(lm1)的另一端与所述第一变压器(t1)的原边侧非同名端电连接;所述第二励磁电感(lm2)的一端与所述第二变压器(t2)的原边侧同名端电连接,所述第二励磁电感(lm2)的另一端与所述第二变压器(t2)的原边侧非同名端电连接,所述第一变压器(t1)的副边侧同名端与所述第四输入端电连接,所述第一变压器(t1)的副边侧非同名端分别与所述第二变压器(t2)的副边侧同名端以及所述第五输入端电连接,所述第二变压器(t2)的副边侧非同名端与所述第六输入端电连接;

10、所述第四输出端与所述滤波电路(ⅵ)的第一端电连接,所述第五输出端与所述滤波电路(ⅵ)的第二端电连接。

11、可选地,所述三相谐振支路(ⅲ)包括第一谐振电容(cr1)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电容(cr2)、第二谐振电感(lr2)、第三谐振电容(cr3)以及第三谐振电感(lr3),所述第一谐振电容(cr1)的一端为所述第一输入端,所述第二谐振电容(cr2)的一端为所述第二输入端,所述第三谐振电容(cr3)的一端为所述第三输入端;所述第一谐振电容(cr1)的另一端与所述第一谐振电感(lr1)的一端电连接,所述第二谐振电容(cr2)的另一端与所述第二谐振电感(lr2)的一端电连接,所述第三谐振电容(cr3)的另一端与所述第三谐振电感(lr3)的一端电连接;所述第一谐振电感(lr1)的另一端为所述第一输出端,所述第二谐振电感(lr2)的另一端为所述第二输出端,所述第三谐振电感(lr3)的另一端为所述第三输出端。

12、可选地,所述三相谐振支路(ⅲ)包括第一谐振电容(cr1)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电容(cr2)、第二谐振电感(lr2)、第三谐振电容(cr3)以及第三谐振电感(lr3),所述第一谐振电容(cr1)的一端为所述第一输入端,所述第二谐振电容(cr2)的一端为所述第二输入端,所述第三谐振电容(cr3)的一端为所述第三输入端;所述第一谐振电容(cr1)的另一端为所述第一输出端,所述第三谐振电容(cr3)的另一端为所本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种谐振变换器,其特征在于:包括直流输入源Vin(Ⅰ)、三相逆变桥(Ⅱ)、三相谐振支路(Ⅲ)、双高频变压器(Ⅳ)、三相整流桥(Ⅴ)和滤波电路(Ⅵ);

2.根据权利要求1所述的谐振变换器,其特征在于,所述三相谐振支路(Ⅲ)包括第一谐振电容(Cr1)、第一谐振电感(Lr1)、第二谐振电容(Cr2)、第二谐振电感(Lr2)、第三谐振电容(Cr3)以及第三谐振电感(Lr3),

3.根据权利要求1所述的谐振变换器,其特征在于,所述三相谐振支路(Ⅲ)包括第一谐振电容(Cr1)、第一谐振电感(Lr1)、第二谐振电容(Cr2)、第二谐振电感(Lr2)、第三谐振电容(Cr3)以及第三谐振电感(Lr3),

4.根据权利要求1所述的谐振变换器,其特征在于,所述三相谐振支路(Ⅲ)包括第一谐振电容(Cr1)、第一谐振电感(Lr1)、第二谐振电容(Cr2)、第二谐振电感(Lr2)、第三谐振电容(Cr3)以及第三谐振电感(Lr3),

5.根据权利要求1所述的谐振变换器,其特征在于,所述三相谐振支路(Ⅲ)包括第一谐振电容(Cr1)、第一谐振电感(Lr1)、第二谐振电容(Cr2)、第二谐振电感(Lr2)、第三谐振电容(Cr3)以及第三谐振电感(Lr3),

6.根据权利要求1至5中任一项所述的谐振变换器,其特征在于,所述三相整流桥(Ⅴ)包括第一整流二极管(D1)、第二整流二极管(D2)、第三整流二极管(D3)、第四整流二极管(D4)、第五整流二极管(D5)和第六整流二极管(D6),

7.根据权利要求1至5中任一项所述的谐振变换器,其特征在于,所述滤波电路(Ⅵ)包括输出电容(Co)和输出负载(Ro),

8.一种权利要求1至7中任一项所述的谐振变换器的控制方法,其特征在于,包括:

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

10.一种电子设备,其特征在于,包括:

...

【技术特征摘要】

1.一种谐振变换器,其特征在于:包括直流输入源vin(ⅰ)、三相逆变桥(ⅱ)、三相谐振支路(ⅲ)、双高频变压器(ⅳ)、三相整流桥(ⅴ)和滤波电路(ⅵ);

2.根据权利要求1所述的谐振变换器,其特征在于,所述三相谐振支路(ⅲ)包括第一谐振电容(cr1)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电容(cr2)、第二谐振电感(lr2)、第三谐振电容(cr3)以及第三谐振电感(lr3),

3.根据权利要求1所述的谐振变换器,其特征在于,所述三相谐振支路(ⅲ)包括第一谐振电容(cr1)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电容(cr2)、第二谐振电感(lr2)、第三谐振电容(cr3)以及第三谐振电感(lr3),

4.根据权利要求1所述的谐振变换器,其特征在于,所述三相谐振支路(ⅲ)包括第一谐振电容(cr1)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电容(cr2)、第二谐振电感(lr2)、第三谐振电容(cr3)以及第三谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘松林
申请(专利权)人:广州金升阳科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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