[发明专利]一种LLC谐振变换器及控制方法

说明书

本发明公开了一种LLC谐振变换器及控制方法，所述LLC谐振变换器设计难度较低，包括从输入到输出依次连接的逆变电路、LLC谐振腔、变压器和整流网络；所述LLC谐振腔包括谐振电感Lr、励磁电感Lm和谐振电容Cr，还增设有双向开关；所述谐振电感Lr、谐振电容Cr串联在逆变电路的1号输出端与变压器原边线圈的1端之间，逆变电路的2号输出端与变压器原边线圈的2端连接，励磁电感Lm与变压器原边线圈并联，双向开关的1端通过连在谐振电感Lr、谐振电容Cr之间与变压器原边线圈的1端连接，双向开关的2端与变压器原边线圈的2端连接；谐振电感Lr连于双向开关的1端与变压器原边线圈的1端之间，谐振电容Cr连于双向开关的1端与逆变电路的1号输出端之间。

技术领域

本发明涉及开关变换器技术领域，具体涉及一种LLC谐振变换器及其控制方法。

背景技术

随着电力电子领域迅猛发展，开关变换器应用越来越广泛。人们对开关变换器提出更多要求：高功率密度、高可靠性和小体积。LLC谐振变换器作为一种谐振变换器，具有诸多优点，比如低噪声、低应力、开关损耗低等。然而传统LLC谐振变换器一般需要通过改变开关频率实现输出电压的调节，当负载或输入电压波动时，开关频率需要在很宽的范围内变化，这给变换器的设计、分析、控制都带来了极大的困难。当电压增益较宽时，传统变频控制LLC谐振变换器的效率明显下降。

对于定频控制的LLC谐振变换器，传统的控制方法是采用移相控制，但由于其原边的超前桥臂和滞后桥臂上的开关管开通的时候流过的电流不一样，使得滞后桥臂较难实现软开关，这是传统移相控制的固有缺点。在这种控制方式下，就需要考虑最大移相角下滞后桥臂仍能实现软开关。移相角越大，增益范围越宽，由于有前述顾虑，所以移相角受到限制，因此，传统定频移相控制的LLC谐振变换器的增益范围无法做宽。

为了解决传统定频移相控制LLC谐振变换器存在的滞后桥臂难以实现软开关的问题，申请号为201410777221.X，名为《一种谐振变换器及其控制方法》的发明申请，以下简称背景文献1，示出了一种可以实现定频控制的LLC谐振变换器的结构，如图1所示，该种LLC谐振变换器在副边增加双向开关，通过控制原副边开关管的移相角来实现输出稳压，由于其原边开关S1、S4同时开通、同时关断，S2、S3同时开通、同时关断，所以其不存在超前桥臂和滞后桥臂，所以其移相角可以做得较大，相应的增益范围就可以做的较宽。但由于其在副边的双向开关需要隔离驱动，这给电路的驱动控制设计带来了较大的不便。

申请号为201810587249.5，名为《具有宽电压输出范围的全桥谐振DC-DC变换器及调制方法》的发明申请，以下简称背景文献2，示出了一种LLC谐振变换器，如图2所示，其通过在原边谐振腔内增加双向开关，与原边桥臂与谐振电感构建一个升压电路，通过控制双向开关和原边各开关管的移相角来实现输出稳压，由于其原边开关S1、S4同时开通、同时关断，S2、S3同时开通、同时关断，所以其不存在超前桥臂和滞后桥臂，所以其移相角可以做得较大，相应的增益范围就可以做的较宽。但由于存在升压电路，其器件应力会较大，这也给变换器的设计带来一些不便。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是，提供一种设计难度较低的LLC谐振变换器。

本发明所要解决的第二个技术问题是，提供一种针对上述LLC谐振变换器的控制方法。

本发明第一个技术问题通过如下方案解决：一种LLC谐振变换器，包括从输入到输出依次连接的逆变电路、LLC谐振腔、变压器和整流网络；

所述LLC谐振腔包括谐振电感Lr、励磁电感Lm和谐振电容Cr，还增设有双向开关；所述谐振电感Lr、谐振电容Cr串联在逆变电路的1号输出端与变压器原边线圈的1端之间，逆变电路的2号输出端与变压器原边线圈的2端连接，励磁电感Lm与变压器原边线圈并联，双向开关的1端通过连在谐振电感Lr、谐振电容Cr之间与变压器原边线圈的1端连接，双向开关的2端与变压器原边线圈的2端连接；