专利名称：多相交错谐振变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及到谐振变换器领域，特别涉及到一种多相交错谐振变换器。
背景技术：
为适应高效率，高功率密度需求，谐振变换器被广泛应用于直流-直流变换器，其输出电容上的纹波电流与输出负载电流的关系为i =I c_rms o Al g其中ic_rms是输出电容的纹波电流有效值，Io为输出负载电流。可见负载电流越大，输出电容纹波电流越大，为降低输出纹波电流，需要在输出端并联较多的输出电容，这样便会增加变换器的体积。采用多个谐振变换单元在输出端并联，通过交错控制可以实现高频纹波的相互抵消。现有技术中有以下三种交错并联结构第一种是在谐振变换器的输入端和输出端分别并联，各单体的驱动信号错开一定角度，这种直接并联的方式需要在控制方面采用一定措施实现各相之间的均流控制，否则会因电路参数的差异导致每相传输功率的不平衡。第二种是在输入端串联，输出端并联，并在每个单元的输入端并联一个电容，利用两个电容动态调节两相的输入电压，达到均流的目的。但是输入端的串联使单相的输入电压降低为原来的1/2，输入电流则变为原先的两倍，导致电路损耗很大，传输效率低下。第三种是在输入端和输出端分别并联，将两个谐振电感进行耦合连接，通过耦合电感实现两相谐振电流平均分配。但是，谐振电感的耦合需要在电压相位相差180°整数倍的条件下，只有两相系统才能满足，而两相系统并不能对输出电流纹波有所改善，而且耦合电感间的环流还会降低整个系统的效率。由此可见，现有的三种交错并联结构，由于自身存在的不足，很难同时保证各相之间均流的实现、降低输出纹波电流及提高谐振变换电路系统的转换效率。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种多相交错谐振变换器，是将至少两个单元谐振电路进行并联组成的，可实现多相功率转换单元的均流，降低输出纹波电流，并可提高谐振变换电路系统的转换效率。本发明提供一种多相交错谐振变换器，包括至少两个单元谐振电路，所述单元谐振电路包括逆变电路、谐振电路、变压器以及整流电路，所述逆变电路用于产生方波，与输入电压相连，所述谐振电路的输入端口与逆变电路相连，谐振电路的输出端口与变压器的原边并联连接，变压器副边与整流电路相连，一单元谐振电路中的变压器的副边与其他单元谐振电路的变压器的副边之间为星型连接。优选地，一单元谐振电路中的变压器的原边与其他单元谐振电路的变压器的原边之间为星型连接。
优选地，所述谐振电路包括电感和电容。优选地，所述谐振电路为串联谐振、并联谐振、串并联谐振或LLC串联谐振。优选地，所述逆变电路为半桥电路或全桥电路。优选地，所述逆变电路包括两个开关管，所述开关管为串联连接。优选地，所述逆变电路的桥臂两端的中点与谐振电路的输入端口相连。优选地，所述整流电路为全桥整流电路，包括两个开关器件。优选地，所述开关器件为二极管或用于同步整流的开关管。
优选地，所述变压器原边的下端与逆变电路的负端相连。本发明提供的一种多相交错谐振变换器，是将至少三个单元谐振电路组成，单元谐振电路的变压器之间呈星型连接，采用这种连接方式，结构简单，并可实现多相功率转换单元的均流，降低输出纹波电流，同时不会影响谐振变换电路系统的转换效率。
图I为现有技术中第一种交错并联结构的电路示意图；图2为现有技术中第二种交错并联结构的电路示意图；图3为现有技术中第三种交错并联结构的电路示意图；图4为本发明多相交错谐振变换器单元谐振电路的电路结构示意图；图5为本发明多相交错谐振变换器一实施例的电路结构示意图；图6为本发明多相交错谐振变换器一实施例中三相交错谐振变换器的电路结构示意图；图7为本发明多相交错谐振变换器一实施例中电路结构示意图；图8为本发明一实施例中第一相驱动以及原副边电压电流波形；图9为本发明一实施例中第一相驱动以及原副边电压电流波形；图10为本发明一实施例中第一相驱动以及原副边电压电流波形。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施例方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参照图4和图5，提出本发明一种多相交错谐振变换器一实施例。本实施例中，多相交错谐振变换器由至少两个单元谐振电路组成，其中每一个单元谐振电路包括逆变电路110、谐振电路120、变压器130以及整流电路140，其中，逆变电路110用于产生方波，与输入电压相连，谐振电路120的输入端口与逆变电路110相连，谐振电路120的输出端口与变压器130的原边并联连接，变压器130的副边与整流电路140相连，一单元谐振电路中的变压器的副边与其他单元谐振电路的变压器的副边之间为星型连接。在一实施例中，上述多相交错谐振变换器中，每个单元谐振电路的结构和电路参数都相同，其中逆变电路110可产生方波电压，通过谐振电路120过滤掉高次谐波电流，将逆变电路110输入的方波电压通过谐振网络120输出正弦交流电压，整流电路130可将谐振电路120输出的正弦交流电压进行调整，输出直流电压。变压器130的副边与其他单元谐振电路的变压器的副边为星型连接，这种连接可通过无中线的中性点实现能量的均衡分配。本发明提供的多相交错谐振变换器，是将至少两个单元谐振电路组成，每个单元谐振电路的结构和电路参数都相同，单元谐振电路的变压器之间呈星型连接，采用这种连接方式，通过无中线的中性点实现能量的均衡分配，且结构简单，可实现多相功率转换单元的均流，降低输出纹波电流，同时不会影响谐振变换电路系统的转换效率。本发明所提出的一种多相交错谐振变换器，可包括多个单元谐振电路，组成多相交错谐振变换器，以下以三相交错谐振变换器，采用LLC串联结构的谐振电路为例，做详细说明。参照图6，在本发明一实施例中，上述单元谐振电路中的变压器的原边与其他单元谐振电路的变压器的原边之间为星型连接。在本实施例中，将三个单元谐振电路中的变压器TXl、TX2和TX3的原边呈星型连接，且三相星型系统完全对称，可更好地实现多相谐振电流的平均分配。·在本发明一实施例中，谐振电路包括电感和电容。本实施例中，谐振电路为由电感和电容组成的二端口无源网络，谐振电路可以滤掉高次谐波电流，将逆变电路输入的方波电压通过谐振网络输出正弦交流电压。谐振电路的连接方式可为串联谐振、并联谐振、串并联谐振或LLC串联谐振。本实施例中，三相交错谐振变换器采用LLC串联谐振，包括谐振电感Lrl、Lr2和Lr3，谐振电容CrUCr2和Cr3，以及励磁电感Lml、Lm2和Lm3，其中，谐振电感Lrl、Lr2和Lr3分别与谐振电容Crl、Cr2和Cr3串联连接，谐振电容Crl、Cr2和Cr3分别与变压器TX1、TX2和TX3的原边串联连接。在本发明一实施例中，逆变电路为半桥电路或全桥电路。逆变电路连接在输入电压一端，可设置为半桥电路或全桥电路，本实施例中，逆变电路为全桥电路，三相交错谐振变换器包括三个逆变电路，三个逆变电路的桥臂分别与直流输入母线并联。本实施例中，逆变电路包括两个开关管，开关管为串联连接。具体的，每个逆变电路由两个开关管串联组成，三相交错谐振变换器中，三个逆变电路包括6个开关管Ql Q6，开关管Ql和Q2，Q3和Q4，Q5和Q6分别串联，组成三对桥臂。本实施例中，逆变电路桥臂两端的中点与谐振电感相连。三个逆变电路中,三对桥臂的中点作为逆变电路方波电压的输出端分别与谐振电感Lrl、Lr2和Lr3相连。整流电路为全桥整流电路，包括两个开关器件。整流环节设计为全桥整流电路，每个整流环节由两个开关器件组成，还包括一电容器，本实施例中，三个整流环节包括6个开关器件，每2个开关器件组成一个整流桥臂，通过开关器件和电容器调整交流电，可输出直流电。整流环节采用桥式结构，其反向电压应力就是最大输出电压，相比通常采用的抽头结构其电压应力只有原来的一半，因此可以有效降低器件的成本和体积。本实施例中，开关器件为二极管或用于同步整流的开关管。整流环节所包括的开关器件可为二极管或用于同步整流的开关管，本实施例中，采用6个整流二极管SRl SR6，其中，SRl和SR2，SR3和SR4，SR5和SR6分别组成三个整流桥臂，其中点分别与变压器的副边一端相连。
参照图7，变压器原边的下端与逆变电路的负端相连。本实施例中，每个变压器原边的下端可分别与三个逆变电路的负端相连，并相互交错构成星型结构。本实施例所提供的三相交错谐振变换器，采用变压器星型连接方式，可以有效解决三相交错谐振变换器均流的问题，同时可以减小输出纹波电流，并提高系统的转换效率。以下以采用LLC串联结构的谐振电路的三相交错谐振变换器，来说明其均流的实现过程。本实施例中三相星型系统完全对称，可通过单相系统的输入输出特性来分析整个系统的性能。相电压基波幅值为2Vin/ji，变压器原边电压基波幅值为2nV0/ji，所以单相谐振电路的增益M与输入和输出电压的关系为
权利要求
1.一种多相交错谐振变换器，包括至少两个单元谐振电路，所述单元谐振电路包括逆变电路、谐振电路、变压器以及整流电路，所述逆变电路用于产生方波，与输入电压相连，所述谐振电路的输入端口与逆变电路相连，谐振电路的输出端口与变压器的原边并联连接，变压器副边与整流电路相连，其特征在于，一单元谐振电路中的变压器的副边与其他单元谐振电路的变压器的副边之间为星型连接。
2.如权利要求I所述的多相交错谐振变换器，其特征在于，所述单元谐振电路中的变压器的原边与其他单元谐振电路的变压器的原边之间为星型连接。
3.如权利要求2所述的多相交错谐振变换器，其特征在于，所述谐振电路包括电感和电容。
4.如权利要求3所述的多相交错谐振变换器，其特征在于，所述谐振电路为串联谐振、并联谐振、串并联谐振或LLC串联谐振。
5.如权利要求4所述的多相交错谐振变换器，其特征在于，所述逆变电路为半桥电路或全桥电路。
6.如权利要求5所述的多相交错谐振变换器，其特征在于，所述逆变电路包括两个开关管，所述开关管为串联连接。
7.如权利要求6所述的多相交错谐振变换器，其特征在于，所述逆变电路的桥臂两端的中点与谐振电路的输入端口相连。
8.如权利要求7所述的多相交错谐振变换器，其特征在于，所述整流电路为全桥整流电路，包括两个开关器件。
9.如权利要求8所述的多相交错谐振变换器，其特征在于，所述开关器件为二极管或用于同步整流的开关管。
10.如权利要求I至9中任一项所述的多相交错谐振变换器，其特征在于，所述变压器原边的下端与逆变电路的负端相连。
全文摘要
本发明揭示了一种多相交错谐振变换器，包括至少两个单元谐振电路，所述单元谐振电路包括逆变电路、谐振电路、变压器以及整流电路，所述逆变电路用于产生方波，与输入电压相连，所述谐振电路的输入端口与逆变电路相连，谐振电路的输出端口与变压器的原边并联连接，变压器副边与整流电路相连，一单元谐振电路中的变压器的副边与其他单元谐振电路的变压器的副边之间为星型连接。本发明提供的一种多相交错谐振变换器，是将至少两个单元谐振电路进行并联组成的，可实现多相功率转换单元的均流，降低输出纹波电流，并可提高谐振变换电路系统的转换效率。
文档编号H02M1/12GK102790533SQ201110130638
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者范杰 申请人:中兴通讯股份有限公司