[发明专利]一种五元件谐振网络及变换器

说明书

本发明提出了一种五元件谐振网络及变换器。本发明的谐振网络的第一LC串联谐振结构和第二LC串联谐振结构组成陷波器，将其应用于谐振变换器可以使电压增益曲线快速衰减，改善增益性能，在相同的频率范围内可以实现更宽电压增益范围的调节，而且不仅可以利用三次谐波传递功率，减少无功环流，提高变换效率，还可以通过提高开关频率实现自然缓启和短路保护，降低控制的复杂性。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器领域，特别是涉及一种五元件谐振网络及变换器。

背景技术

宽增益DC-DC变换器在储能系统、电动汽车车载充电机等领域有着非常重要的应用。在DC-DC变换器中，谐振变换器因能依靠谐振元件自身的谐振特性实现开关管的软开关，而得到人们的大量关注和重视。

谐振变换器研究工作的核心内容在于谐振腔，谐振腔中谐振元件的个数、类型、参数以及拓扑结构的一点变化都可能对谐振腔的工作方式产生很大的影响，进而改变整个变换器的输出特性。根据谐振元件个数及其组合方式的划分，常见的变换器可分为串联谐振变换器、并联谐振变换器、LCC谐振变换器和LLC谐振变换器。

LLC谐振变换器因依靠自身谐振元件的谐振特性实现开关管的软开关而得到人们大量关注，其理论比较成熟。相较于传统的硬开关技术有一些明显的优势，当开关频率低于或者等于谐振频率时整流二极管自然关断，降低了了整流部分关断损耗，采用变频控制，控制方式简单，开关频率高频化；电感L_m利用变压器激磁电感实现，方便集成，有利于提高功率密度。但LLC的输入/输出的增益曲线较缓，只有工作在谐振点附近整体效率较有优势，一旦变换器的输入或者输出电压范围很宽，为了满足增益需求，变压器激磁电感的取值比较小，导致较大的环流和导通损耗。因此，LLC谐振变换器很难在宽增益，与高效率之间兼顾，为了保持高效率输出，LLC将不适合宽增益范围输出环境，亟需探索一种新型谐振变换器拓扑结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种五元件谐振网络及变换器，以提高谐振变换器拓扑结构的输出电压范围。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种五元件谐振网络，所述五元件谐振网络包括第一LC串联谐振结构、第二LC串联谐振结构、激励电感、第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；

所述第一LC串联谐振结构与所述第二LC串联谐振结构并联组成陷波器；

所述陷波器的一端与所述第一输入端连接，所述陷波器的另一端分别与所述激励电感的一端和所述第一输出端连接，所述激励电感的另一端分别与所述第二输入端和所述第二输出端连接。

可选的，所述陷波器产生增益为0的谐振频率等于第一预设谐振频率。

可选的，所述第一LC串联谐振结构包括第一谐振电感和第一谐振电容，所述第一谐振电感和所述第一谐振电容串联，所述第一谐振电感和所述第一谐振电容串联谐振频率等于第二预设谐振频率。

可选的，所述第二LC串联谐振结构包括第二谐振电感和第二谐振电容，所述第二谐振电感和所述第二谐振电容串联，所述第二谐振电感和所述第二谐振电容串联谐振频率等于第三预设谐振频率。

一种五元件谐振变换器，所述变换器包括五元件谐振网络，所述变换器还包括逆变电路、变压器、整流滤波电路；

所述逆变电路的输入端与直流源的输出端连接，所述逆变电路的输出端与所述五元件谐振网络的输入端连接，所述五元件谐振网络的输出端与所述变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与所述整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与负载连接。

可选的，所述逆变电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管连接形成桥式逆变电路。