[发明专利]一种谐振变换器及谐振变换器控制方法

说明书

本申请公开了一种谐振变换器及谐振变换器控制方法，谐振变换器包括谐振腔、与谐振腔的第一端电连接的第一电路以及与谐振腔的第二端电连接的第二电路；谐振腔包括变压器，变压器与谐振腔电气连接；第一电路包括至少一个一次侧开关，第二电路包括至少一个可控开关，设定一二次侧初始开关频率，根据二次侧初始开关频率控制至少一个可控开关，使得第二电路产生功率，并根据设定的二次侧初始开关频率和反映第二电路的功率的信号调节至少一个可控开关的二次侧开关频率，使得第二电路的二次侧开关频率跟踪第一电路的一次侧开关频率。本发明通过采样输出电压进行开关频率跟踪和输出电压控制，实现了谐振变换器一、二次侧之间无通信控制。

技术领域

本发明实施例涉及电力电子变换器技术领域，具体来说涉及一种谐振变换器及谐振变换器控制方法。

背景技术

谐振变换器(LLC)应用于固态变压器(SST)，在数据中心、电动汽车充换电站、光伏、储能等直流用电或发电领域具有广阔的应用前景。在上述应用场合，SST的输入为中压交流(MVAC)、输出为低压直流(LVDC)，一般要求输出电压宽范围。并且，SST可包括多相，每相可包括级联的多个功率模块，每个功率模块可包括前级的交流-直流变换器(AC-DC)和后级的直流-直流(DC-DC)变换器。在SST的DC-DC变换器中，通过高频变压器绝缘板隔离原边中压侧(即一次侧)和副边低压侧(即二次侧)，但现有的原副边光纤通信连接复杂，操作不便，且随着每相的功率模块数目的增加，后级所需光纤数量增多，由于现有的产品方案对光纤通信的可靠性要求极高，一旦出现通信故障，很容易引起系统停机。此外，LLC仅通过调频调压，难以升压且开关频率调节范围大，影响效率。

为解决上述问题，现有技术中，第一种方式是，谐振变换器控制副边开关管延时导通或者关断，以减小调频升压的频率调节范围。该方式的特点为：原边通过采样输出电压闭环调节原边开关频率，副边通过采样原边谐振电流过零点获取原边开关频率同步信息，开环计算副边开关管的延迟时间，从而在一定程度上减少调频范围。可见，该方式原边调频需采样输出电压、副边开关管控制需采样原边谐振腔电流过零点，均依赖于原副边之间通信。当系统工作于轻载时，对电流过零采样要求更高，不利于负载全范围变化时进行控制。此外，本方式副边只能工作于电流连续状态，延时关断的开关管带电流关断会影响系统效率。第二种方式是采用感应式功率变换器，该方式的特点为：接收端为半控整流，发射端和接收端之间无通信；接收端载波频率固定，即开关频率固定，采样输出电压闭环控制输出侧开关管内移相角；发射端通过锁谐振腔电压和电流相位差，实现发射端开关管内移相控制，间接控制输出电压。可见，第二种方式与第一种方式类似，需采样谐振腔电流获取开关频率同步信息，且接收侧只能工作于电流连续状态，延时关断的开关管带电流关断会影响效率。与此同时，第二种方式中接收端开关频率固定，通过调节原副边的移相角实现输出电压控制。

现有技术需采样谐振腔的电流，以获取原副边开关频率同步信息。当无需谐振腔采样时，仅通过副边采样输出电压，实现LLC原副边之间无通信运行，对于提高SST的可靠性具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种谐振变换器及谐振变换器控制方法，通过谐振变换器的输出电压闭环控制二次侧开关频率和移相角，实现谐振变换器一、二次侧无通信高效运行。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

本发明一方面提供一种谐振变换器，所述谐振变换器包括谐振腔、与所述谐振腔的第一端电连接的第一电路以及与所述谐振腔的第二端电连接的第二电路；所述谐振腔至少包括一个变压器，所述变压器的一次侧绕组与所述谐振腔的第一端电气连接，所述变压器的二次侧绕组与所述谐振腔的第二端电气连接；

所述第一电路包括至少一个一次侧开关，所述第二电路包括至少一个可控开关，设定一二次侧初始开关频率，根据所述二次侧初始开关频率控制至少一个所述可控开关，使得所述第二电路产生功率，并根据设定的所述二次侧初始开关频率和反映所述第二电路的功率的信号调节至少一个所述可控开关的二次侧开关频率，使得所述第二电路的所述二次侧开关频率跟踪所述第一电路的一次侧开关频率。