谐振电路和谐振DC/DC转换器制造技术

本发明专利技术涉及谐振电路（20）。谐振电路包括三个谐振电路输入节点（11、12、13）、三个谐振电路输出节点（21、22、23）、变压器装置以及谐振回路装置。变压器装置（TR）包括彼此磁性连接的三个初级绕组（LP1、LP2、LP3）和三个次级绕组（LS1、LS2、LS3），其中，三个次级绕组（LS1、LS2、LS3）连接至三个谐振电路输出节点（21、22、23）。第一、第二和第三谐振回路装置（RT1、RT2、RT3）均连接在三个谐振电路输入节点（11、12、13）中的相应一个与初级绕组（LP1、LP2、LP3）中的相应一个之间。本发明专利技术还涉及包括这种谐振电路（20）的谐振DC-DC转换器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及谐振电路和谐振DC/DC转换器。
技术介绍
在许多电力电子应用中，需要高效的电流隔离。由于安全、电压电平的变化或者功能性问题，会需要基于变压器的隔离。一些可再生能源需要电流隔离，以便正常工作；其中具有不同类型的薄膜太阳能电池板。太阳能电池板产生DC电力。为了将DC电力直接或经由AC电力分配网提供给AC负载，电力转换器系统必须连接在太阳能电池板和AC负载之间，以将DC电力转换成AC电力。这种电力转换器系统通常包括DC/DC转换器和DC/AC转换器，DC/AC转换器通常称为逆变器。此外，该系统包括用于控制转换器的控制系统以及诸如滤波器、熔断器、冷却系统等其他元件。太阳能电池板产生的DC输出电力随着太阳光强度和温度变化。在投资赢利的情况下，高转换效率是非常重要的，以使得从太阳能发电设备获得的能量最大化。在许多应用中，串联谐振LLC DC/DC转换器已成为PWM型转换器的普遍替代物。谐振转换器的一个优点在于，其可被设计为在所有的负载和输入/输出电压条件下具有高效率，这是因为可在所有的工作条件下保持零电压切换。随着输出电力增大，谐振电感器的尺寸和成本增大，这对单个谐振LLC转换器设定了实用限制。因此，可以以许多更小的串联谐振LLC转换器并联的方式提供高电力DC/DC转换器，而这由于大量的元件而会显著地增大成本。本专利技术的目的在于提供一种具有高效率但低成本的谐振电路，并且该谐振电路在宽输入电压范围内具有高效率。而且，目的在于减少元件的数量，从而降低有关的复杂性以及成本。此外，本专利技术的目的在于降低转换器产生的纹波电流。本专利技术的目的还在于提供具有这种谐振电路的谐振DC/DC转换器。
技术实现思路
本专利技术涉及谐振电路，该谐振电路包括三个谐振电路输入节点和三个谐振电路输出节点；变压器装置，包括彼此磁性连接的三个初级绕组以及三个次级绕组，其中三个次级绕组连接至三个谐振电路输出节点；第一、第二和第三谐振回路(resonant tank)装置,分别连接在三个谐振电路输入节点中的相应一个和初级绕组中的相应一个之间；第一、第二和第三变压器开关装置，用于在A结构和星形结构之间重新配置三个次级绕组。一方面，每个谐振回路装置包括谐振电感器和谐振电容器。一方面，三个初级绕组和三个谐振回路装置一起配置成A结构。一方面，提供第一、第二和第三变压器开关装置，以在A结构和星形结构之间重新配置三个初级绕组。一方面，第一变压器开关装置包括连接至第二变压器开关装置的第二端的共同端、连接至第一谐振输出节点的第一端以及连接至第三变压器开关装置的共同端的第二端；第二变压器开关装置包括连接至第三变压器开关装置的第二端的共同端、连接至第二谐振电路输出节点的第一端以及连接至第一变压器开关装置的共同端的第二端；第三变压器开关装置包括连接至第一变压器开关装置的第二端的共同端、连接至第三谐振电路输出节点的第一端以及连接至第二变压器开关装置的共同端的第二端；其中第一次级绕组连接在第一变压器开关装置的第一端和第二端之间，第二次级绕组连接在第二变压器开关装置的第一端和第二端之间，第三次级绕组连接在第三变压器开关装置的第一端和第二端之间，其中在各个变压器开关装置的第一端连接至其共同端时，变压器装置连接成A结构，并且其中当各个变压器开关装置的第二端连接至其共同端时，变压器装置连接成星形结构。一方面，第一谐振电感器、第一谐振电容器以及第一初级绕组串联连接在第一谐振电路输入节点与第三谐振电路输入节点之间；第二谐振电感器、第二谐振电容器以及第二初级绕组串联连接在第二谐振电路输入节点与第一谐振电路输入节点之间；以及第三谐振电感器、第三谐振电容器以及第三初级绕组串联连接在第三谐振电路输入节点与第二谐振电路输入节点之间。一方面，励磁电感器与每个初级绕组并联连接。一方面，第一谐振电感器、第一谐振电容器以及第一初级绕组串联连接在第一谐振电路输入节点与初级共同节点之间；第二谐振电感器、第二谐振电容器以及第二初级绕组串联连接在第二谐振电路输入节点与初级共同节点之间；以及第三谐振电感器、第三谐振电容器以及第三初级绕组串联连接在第三谐振电路输入节点和初级共同节点之间。本专利技术还涉及谐振DC-DC转换器，包括第一输入端和第二输入端以及第一输出和第二输出端；开关装置，连接在第一输入端和第二输入端与谐振电路的三个谐振电路输入节点之间；整流器装置，连接在三个谐振电路输出节点与第一输出端和第二输出端之间；其中谐振电路包括变压器装置，该变压器装置包括彼此磁性连接的三个初级绕组以及三个次级绕组，其中三个次级绕组连接至三个谐振电路输出节点；其中谐振电路包括第一谐振回路装置、第二谐振回路装置和第三谐振回路装置，三个谐振回路装置分别连接在三个谐振电路输入节点中相应的一个与初级绕组中的相应一个之间；以及其中谐振电路包括第一变压器开关装置、第二变压器开关装置和第三变压器开关装置，以在A结构和星形结构之间重新配置三个次级绕组。一方面，每个谐振回路装置包括谐振电感器和谐振电容器。一方面，三个初级绕组配置成A结构。一方面，第一变压器开关装置、第二变压器开关装置和第三变压器开关装置用于在A结构和星形结构之间重新配置三个初级绕组。一方面，开关装置包括六个开关装置，其中每个开关装置连接在第一输入端或第二输入端中的一个与一个相应的开关输出节点之间。一方面，整流器装置为二极管整流器或同步整流器。附图说明下面，将参照附图描述本专利技术的实施方式，其中图1示出了将来自太阳能电池板的DC电力转换成提供给AC电力分配网或AC负载的AC电力的电力转换器系统；图2为图1的DC/DC转换器的示意性框图图3为谐振DC/DC转换器的第一实施方式图4为谐振DC/DC转换器的第二实施方式图5为谐振DC/DC转换器的第三实施方式图6为谐振DC/DC转换器的第四实施方式图7为谐振DC/DC转换器的第五实施方式图8为谐振DC/DC转换器的第六实施方式图9为谐振DC/DC转换器的第七实施方式图10为谐振DC/DC转换器的第八实施方式；图11为谐振DC/DC转换器的第九实施方式；图12示出了这种应用中通常使用的现有技术的转换器，包括并联相移90度的两 个串联谐振LLC转换器；图13a示出了图12中的电路的仿真结果；以及图13b示出了图3中的电路的仿真结果。具体实施方式现在，参照图1。电力转换器系统I连接在DC电源2与AC负载或AC分配网3之 间。在此，DC电源为太阳能电池板或包括若干块太阳能电池板的模块，但也可以是任何其 他类型的合适能源。电力转换器系统将输入DC电力转换成AC输出电力。电力转换器系统包括DC/DC 转换器和逆变器(DC/AC转换器)、滤波器等，如在以上描述中所提及的。此外，该系统包括 用于控制DC/DC转换器、逆变器和其他元件的控制系统。图1中的系统对于技术人员通常 是熟知的。本专利技术涉及图1中的DC/DC转换器。现在参照图2。图2示出了谐振DC/DC转换 器，其包括在第一输入端ITl和第二输入端IT2与第一输出端OTl和第二输出端0T2之间 彼此连接的开关装置10、谐振电路20以及整流器30。开关装置10包括六个开关S1、S2、S3、S4、S5、S6，其中每个开关连接在第一输入 端ITl或第二输入端IT2中一个与谐振电路的各个输入节点(下文中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.17 GB 0922081.5;2009.12.17 US 61/287,2101.一种谐振电路(20)，包括 三个谐振电路输入节点(11、12、13 )和三个谐振电路输出节点(21、22、23 ); 变压器装置(TR)，包括彼此磁性连接的三个初级绕组(LPl、LP2、LP3)和三个次级绕组(LS1、LS2、LS3)，其中三个次级绕组(LS1、LS2、LS3)连接至三个谐振电路输出节点(21、22、23)； 第一谐振回路装置、第二谐振回路装置和第三谐振回路装置(RT1、RT2、RT3)，分别连接在三个谐振电路输入节点(11、12、13)中的相应一个与三个初级绕组(LPl、LP2、LP3)中的相应一个之间； 第一变压器开关装置、第二变压器开关装置和第三变压器开关装置(ST1、ST2、ST3)，用于在Λ结构和星形结构之间重新配置三个次级绕组(LS1、LS2、LS3)。2.根据权利要求1所述的谐振电路，其中，各谐振回路装置(RT1、RT2、RT3)包括谐振电感器(LRl、LR2、LR3)和谐振电容器(CRl、CR2、CR3)。3.根据权利要求1所述的谐振电路，其中，三个初级绕组(LP1、LP2、LP3)和三个谐振回路装置(RT1、RT2、RT3) —起配置成Λ结构。4.根据权利要求1或2所述的谐振电路，还包括用于在Λ结构和星形结构之间重新配置三个初级绕组(LP1、LP2、LP3)的第一变压器开关装置、第二变压器开关装置和第三变压器开关装置(ST1、ST2、ST3)。5.根据权利要求4所述的谐振电路，其中 第一变压器开关装置(STl)包括连接至第二变压器开关装置(ST2 )的第二端(T2 )的共同端(Tcom)、连接至第一谐振输出节点(21)的第一端(Tl)以及连接至第三变压器开关装置(ST3)的共同端(Tcom)的第二端(T2)； 第二变压器开关装置(ST2 )包括连接至第三变压器开关装置(ST3 )的第二端(T2 )的共同端(Tcom)、连接至第二谐振电路输出节点(22)的第一端(Tl)以及连接至第一变压器开关装置(STl)的共同端(Tcom)的第二端(T2)； 第三变压器开关装置(ST3 )包括连接至第一变压器开关装置(STl)的第二端(T2 )的共同端(Tcom)、连接至第三谐振电路输出节点(23)的第一端(Tl)以及连接至第二变压器开关装置(ST2)的共同端(Tcom)的第二端(T2)； 其中，第一次级绕组(LSI)连接在第一变压器开关装置(STl)的第一端和第二端(Tl、T2)之间，第二次级绕组(LS2)连接在第二变压器开关装置(ST2)的第一端和第二端(Tl、T2)之间，第三次级绕组(LS3)连接在第三变压器开关装置(ST3)的第一端和第二端(Tl、T2)之间， 其中，当各个变压器开关装置的第一端(Tl)连接至其共同端(Tcom)时，所述变压器装置(TR)连接成Λ结构，并且其中当各个变压器开关装置的第二端(T2)连接至其共同端(Tcom)时，所述变压器装置(TR)连接成星形结构。6.根据权利要求2所述的谐振电路，其中 第一谐振电感器(LR1)、第一谐振电容器(CRl)以及第一初级绕组(LPl)串联连接在第一谐振电路输入节点(11)和第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢蒂尔·博伊森，罗阿尔·米勒，
申请(专利权)人：易达有限公司，
类型：
国别省市：