[发明专利]一种谐振变换器及其控制方法

说明书

本发明涉及一种谐振变换器及其控制方法，所述谐振变换器，包括直流输入源Vsubgt;in/subgt;(Ⅰ)、原边两相对称半桥逆变电路(Ⅱ)、串联谐振支路(Ⅲ)、变压器(Ⅳ)、副边整流电路(Ⅴ)和滤波输出电路(Ⅵ)；与一般两相半桥LLC谐振相比，本发明所述一种两相对称半桥LLC谐振变换器共用串联谐振支路，减少了谐振元器件；在控制上，根据电压增益的升降压调节，公开一种定频移相混合控制的控制方法，应用于所述谐振变换器，所述控制方法可以提升谐振变换器的增益调节能力，且开关频率等于串联谐振频率，缩小了频率调节范围，利于变压器等磁性器件的优化设计，提升整机功率密度。

技术领域

本发明涉及变换器技术领域，特别涉及一种谐振变换器及其控制方法。

背景技术

电力电子变换器在电能变换中起着重要作用，其中隔离型DC-DC变换器既能实现电气隔离，还可以将一种直流电压转换成另一种直流电压，在工程应用中较为广泛。

在直流微网、数据中心、服务器电源、储能系统、新能源发电系统、车载充电机、航空航天电源、特种电源、医疗电源等应用场合中，对DC-DC变换器的应用需求包括宽输入/宽输出电压调节能力、高转换效率、高功率密度等。LLC谐振变换器的发展给直流变换器的发展带来了新的生机与活力，由于具有天然的软开关特性，且结构比较简单，LLC谐振变换器成为工业电源产品的优选拓扑。

一般而言，LLC谐振变换器采用变频控制调节输出电压，且其电压增益与开关频率、谐振电感、励磁电感、谐振电容等参数有关，简单的变频控制难以实现宽增益调节，且开关频率调节范围大，不利于变压器、电感等磁性器件的设计，也产生较大得循环电流，降低了转化效率，使得LLC谐振变换器难以适用于宽电压应用场合。

为了提升LLC谐振变换器的增益调节性能，缩小频率调节范围，国内外专家、学者、发明人分别提出了不同的改进方法。其中，南京航空航天大学申请的专利文献《一种共用谐振电感型宽输入范围LLC谐振变换器》公开了一种共用谐振电感的两相谐振变换器，采用动态调节拓扑结构的方式拓宽变换器的输入电压范围。然而该方案存在多层次频率控制过程，且通过开关切换动态调节拓扑结构的控制过程复杂，不利于简化控制。此外，上海科技大学的发明人王浩宇、李志清在专利文献《一种超宽调压范围的谐振隔离变换器》中公开了一种两相谐振变换器拓扑结构，原边侧开关管采用移相控制调节输出电压，极大地缩小了频率调节范围，该拓扑将两个半桥谐振变换器通过两个变压器连接起来，电路结构复杂，谐振元器件多，提升了电路设计成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，为宽电压应用场合提供一种谐振变换器及其控制方法，使其在具备LLC谐振变换器优点的同时实现宽增益调节。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

第一方面，提供一种谐振变换器，其特征在于，包括依次连接的直流输入源V_in(Ⅰ)、原边两相对称半桥逆变电路(Ⅱ)、串联谐振支路(Ⅲ)、变压器(Ⅳ)、副边整流电路(Ⅴ)和滤波输出电路(Ⅵ)；

原边两相对称半桥逆变电路(Ⅱ)包括原边第一开关管(S₁)、原边第二开关管(S₂)、原边第三开关管(S₃)、原边第四开关管(S₄)、原边第一分压电容(C₁)、原边第二分压电容(C₂)；

串联谐振支路(Ⅲ)包括谐振电容(C_r)、谐振电感(L_r)、第一励磁电感(L_m1)、第二励磁电感(L_m2)；

变压器(Ⅳ)包括第一变压器(T₁)和第二变压器(T₂)；