本发明属于电力电子领域，具体涉及一种混合调制隔离型三路输出dc-dc变换器。
背景技术：
随着数字控制技术的发展，许多新型用电设备所需的供电要求越来越高，许多用电设备在运行时既需要高压直流供电，又需要多路低压直流电源对辅助系统与控制系统进行供电。若采用多个输入电源进行供电，会增加系统的体积与成本，不利于设备集成化。而传统的多路输出电路中，几路输出电压之间不能做到完全隔离与独立调整，其中一路输出状态发生波动时会对另外两路输出造成较大影响，这会严重影响系统整体稳定性。
n.ali,t.h.mehrdad等人在标题为anonisolatedmultiinputmultioutputdc-dcboostconverterforelectricvehicleapplications(ieeetransactionsonpowerelectronics,2015.30(4),pp1818-1835)提出了一种多输入多输出的dc-dc变换器，该变换器可以实现多个多路输出，但是该变换器各路输出之间没有相互隔离，且相互之间相互影响，难以满足现在的用电设备对多路输出的变换器的要求。
公开号为cn1870408a的专利申请公开了一种多路输出直流-直流变换器，包括变压器、主整流电路和辅路整流电路、pwm控制电路，变压器副边绕组输出端与主整流电路、辅路整流电路输入端相连；还设有第一、二开关管串联组成的斩波器，pwm控制电路分别输出占空比为d和1-d的脉冲至第一、二开关管的控制端，使第一、第二开关管截止的时间固定，还设有由谐振电容、第一谐振电感、并联于变压器原边绕组的第二谐振电感串联组成的谐振回路，谐振回路的输入端与斩波器的输出端相连，第一谐振电感与谐振电容谐振实现第一、二开关管准零电流关断，第二谐振电感，第一谐振电感lr和谐振电容谐振实现第一、二开关管零电压开通。该技术内容能够较易实现软开关，提高效率，但是没有实现各路输出之间的相互独立与隔离。
技术实现要素：
针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提出一种混合调制隔离型三路输出dc-dc变换器。该变换器通过两个桥臂间两种不同的控制方法实现三路输出之间的相互隔离；该变换器通过控制输出电压，实现稳定的直流电压输出；同时，该变换器具有高频变压器，可以实现电气隔离的功能。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种混合调制隔离型三路输出dc-dc变换器，包括：
输入电源；
并联全桥llc谐振电路，采用频率调制方式将直流输入电压变换为高直流输出电压，副边为全波整流电路结构；
移相全桥电路，包括第一支路和第二支路，所述第一支路连接于所述并联全桥llc谐振电路的任意两个桥臂之间，采用调节该两个桥臂间的相位方式将直流输入电压变换为第一低直流输出电压；所述第二支路连接于所述并联全桥llc谐振电路的剩下两个桥臂之间，采用调节该两个桥臂间的相位方式将直流输入电压变换为第二低直流输出电压；副边为全波整流电路结构。
本发明的dc-dc变换器具有电气隔离、低成本、高效率、高功率密度、不同输出电压间相互独立等优点。
优选地，所述并联全桥llc谐振电路包括：
第一桥臂，与所述输入电源并联，由串联的第一功率开关管和第二功率开关管组成，第一功率开关管的漏极与所述输入电源的正极相连，第二功率开关管的源极与所述输入电源的负极相连；
第二桥臂，与所述输入电源并联，由串联的第三功率开关管和第四功率开关管组成，第三功率开关管的漏极与所述输入电源的正极相连，第四功率开关管的源极与所述输入电源的负极相连；
第三桥臂，与所述输入电源并联，由串联的第五功率开关管和第六功率开关管组成，第五功率开关管的漏极与所述输入电源的正极相连，第六功率开关管的源极与所述输入电源的负极相连；
第四桥臂，与所述输入电源并联，由串联的第七功率开关管和第八功率开关管组成，第七功率开关管的漏极与所述输入电源的正极相连，第八功率开关管的源极与所述输入电源的负极相连；
第一谐振腔，由依次连接的第一谐振电容、第一谐振电感以及第一变压器原边绕组组成，其中，第一谐振电容的正极与所述第一功率开关管的源极相连，第一变压器原边绕组的异名端与所述第三功率开关管的源极相连；
第二谐振腔，由依次连接的第二谐振电容、第二谐振电感以及第二变压器原边绕组组成，其中，第二谐振电容的正极与所述第五功率开关管的源极相连，第二变压器原边绕组的异名端与所述第七功率开关管的源极相连；
所述第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管、第七功率开关管和第八功率开关管均带有反并二极管。
本发明中，采用两路并联的llc谐振腔结构相对于传统llc谐振电路可以减小每一个谐振腔的谐振电流，降低每一路上器件的电流应力，从而减小磁元件的体积与损耗，提高变换器的效率。
优选地，所述并联全桥llc谐振电路的副边包括：
第一变压器的第一副边绕组、第一变压器的第二副边绕组，所述第一副边绕组的异名端与第二副边绕组的同名端相连；
第一功率二极管，阳极与所述第一副边绕组的同名端相连，
第二功率二极管，阳极与所述第二副边绕组的异名端相连，阴极与所述第一功率二极管的阴极相连；
第二变压器的第三副边绕组、第二变压器的第四副边绕组，所述第三副边绕组的异名端与第四副边绕组的同名端相连；
第三功率二极管，阳极与所述第三副边绕组的同名端相连，
第四功率二极管，阳极与所述第四副边绕组的异名端相连，阴极与所述第三功率二极管的阴极相连；
第一滤波电容，负极与所述第一副边绕组的异名端相连，正极与所述第一功率二极管的阴极相连；
第二滤波电容，负极与所述第三副边绕组的异名端相连，正极同时与所述第三功率二极管的负极和所述第一滤波电容的负极相连；
所述第一滤波电容的正极与所述第二滤波电容的负极作为dc-dc变换器的高直流电压输出端。
优选地，所述移相全桥电路的原边包括：
第一支路原边，由依次连接的第一隔直电容、第三变压器原边绕组组成，第一隔直电容的正极与所述第一功率开关管的源极相连，第三变压器原边绕组的异名端与所述第五功率开关管的源极相连；
第二支路原边，由依次连接的第二隔直电容、第四变压器原边绕组组成，第二隔直电容的正极与所述第三功率开关管的源极相连，第四变压器原边绕组的异名端与所述第七功率开关管的源极相连。
优选地，所述移相全桥电路的副边包括：
第三变压器的第五副边绕组、第三变压器的第六副边绕组，所述第五副边绕组的异名端与第六副边绕组的同名端相连；
第五功率二极管，阳极与所述第五副边绕组的同名端相连，
第六功率二极管，阳极与所述第六副边绕组的异名端相连，阴极与所述第五功率二极管的阴极相连；
第一滤波电感，正极与所述第五功率二极管的阴极相连，负极与第三滤波电容的正极相连；
第三滤波电容，正极与所述第一滤波电感的负极相连，负极与所述第五副边绕组的异名端相连；
所述第三滤波电容的正极与负极作为dc-dc变换器的第一低直流电压输出端。
优选地，所述移相全桥电路的副边包括：
第四变压器的第七副边绕组、第四变压器的第八副边绕组，所述第七副边绕组的异名端与第八副边绕组的同名端相连；
第七功率二极管，阳极与所述第七副边绕组的同名端相连，
第八功率二极管，阳极与所述第八副边绕组的异名端相连，阴极与所述第七功率二极管的阴极相连；
第二滤波电感，正极与所述第七功率二极管的阴极相连，负极与第四滤波电容的正极相连；
第四滤波电容，正极与所述第二滤波电感的负极相连，负极与所述第七副边绕组的异名端相连；
所述第四滤波电容的正极与负极作为dc-dc变换器的第二低直流电压输出端。
其中，所述第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管、第六功率开关管、第七功率开关管和第八功率开关管均为功率金属-氧化物半导体场效应晶体管。
所述高直流电压输出端输出200v～400v的直流电压。所述第一低直流电压输出端输出48v的直流电压。所述第二低直流电压输出端输出24v的直流电压。
其中，所述并联全桥llc谐振电路的副边也可以是全桥整流电路结构。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
(1)采用两路并联的llc谐振腔结构相对于传统llc谐振电路可以减小每一个谐振腔的谐振电流，降低每一路上器件的电流应力，从而减小磁元件的体积与损耗，提高变换器的效率。
(2)llc谐振电路的输出与两路移相全桥输出采用不同的控制方法，实现三路输出的独立控制，减小三路输出之间的交叉调整率。
(3)llc谐振电路采用输入并联-输出串联的谐振腔并联方式，可以较好地两个谐振腔之间的均流。
(4)三路输出之间相互隔离，相互之间独立控制，可以满足不同电压等级等场合的要求；原边的开关管可以实现零电压软开关，可以降低开关管的开关损耗，提升变换器的效率。
附图说明
图1为本发明提供的混合调制隔离型三路输出dc-dc变换器的结构示意图；
图2为本发明提供的混合调制隔离型三路输出dc-dc变换器的工作波形图；
图3为图1所示的dc-dc变换器处于工作模态1时的等效电路图；
图4为图1所示的dc-dc变换器处于工作模态2时的等效电路图；
图5为图1所示的dc-dc变换器处于工作模态3时的等效电路图；
图6为图1所示的dc-dc变换器处于工作模态4时的等效电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
一种混合调制隔离型三路输出dc-dc变换器，包括一个并联全桥llc谐振电路和两个移相全桥电路；全桥llc谐振电路的原边为全桥电路结构，副边为全波整流电路结构；采用的二极管均为功率二极管。
如图1所示，原边电路包括：
1)与输入电压vin并连的第一原边支路，由第一功率开关管s1、第二功率开关管s2组成；与输入电压vin并连的第二原边支路，由第三功率开关管s3、第四功率开关管s4组成；与输入电压vin并连的第三原边支路，由第五功率开关管s5、第六功率开关管s6组成；与输入电压vin并连的第四原边支路，由第七功率开关管s7、第八功率开关管s8组成。其中，第一功率开关管s1、第二功率开关管s2、第三功率开关管s3、第四功率开关管s4、第五功率开关管s5、第六功率开关管s6、第七功率开关管s7和第八功率开关管s8均为功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。
2)llc谐振电路的第一谐振腔由谐振电容cr1、谐振电感lr1和变压器t1(变压器t1等效成由励磁电感lm1和理想变压器组成)组成，与第一原边支路和第二原边支路相连。谐振电容cr1和谐振电感lr1串联，谐振电容cr1一端与第一原边支路上的第一功率开关管s1的源极相连，谐振电感lr1的一端与变压器t1原边绕组的同名端相连，变压器原边绕组的异名端与第二原边支路上第三功率开关管s3的源极相连。
3)llc谐振电路的第二谐振腔由谐振电容cr2、谐振电感lr2和变压器t2(变压器t2等效成由励磁电感lm2和理想变压器组成)组成，与第三原边支路和第四原边支路相连。谐振电容cr2和谐振电感lr2串联，谐振电容cr2一端与第三原边支路上的第五功率开关管s5的源极相连，谐振电感lr2的一端与变压器t2原边绕组的同名端相连，变压器原边绕组的异名端与第四原边支路上第七功率开关管s7的源极相连。
通过调节第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂上第一功率开关管s1、第二功率开关管s2、第三功率开关管s3、第四功率开关管s4、第五功率开关管s5、第六功率开关管s6、第七功率开关管s7和第八功率开关管s8的开关频率，进而改变谐振网络的增益，来调节输出电压vout1以便获得需要的电压值。
4)移相全桥电路的第一变压器支路由隔直电容cb1与变压器t3(变压器t3等效成由作为谐振电感的漏感lr3和理想变压器组成)组成，与第一原边支路和第三原边支路相连。隔直电容cb1与变压器t3原边绕组串联，隔直电容cb1一端与第一原边支路上的第一功率开关管s1的源极相连，隔直电容cb1的另一端与变压器t3原边绕组的同名端相连，变压器t3原边绕组的异名端与第三原边支路上第五功率开关管s5的源极相连。
5)移相全桥电路的第二变压器支路由隔直电容cb2与变压器t4(变压器t4等效成由作为谐振电感的漏感lr4和理想变压器组成)组成，与第二原边支路和第四原边支路相连。隔直电容cb2与变压器t4原边绕组串联，隔直电容cb2一端与第二原边支路上的第三功率开关管s3的源极相连，隔直电容cb2的另一端与变压器t4原边绕组的同名端相连，变压器t4原边绕组的异名端与第四原边支路上第七功率开关管s7的源极相连。
通过调节第一桥臂与第三桥臂之间的相位，来调节输出电压vout2；通过调节第二桥臂与第四桥臂之间的相位，来调节输出电压vout3。
副边电路包括：
1)并联llc谐振电路副边输出支路，由第一功率二极管do1、第二功率二极管do2、第三功率二极管do3、第四功率二极管do4、第一输出滤波电容co1、第二输出滤波电容co2、隔离变压器t1的两个副边绕组和隔离变压器t2的两个副边绕组组成；其中隔离变压器t1的第一副边绕组同名端与第一功率二极管do1的阳极相连，第一副边绕组异名端与隔离变压器t1的第二副边绕组同名端相连，并连接到第一输出滤波电容co1的负极；第二副边绕组的异名端与第二功率二极管do2的阳极相连，第二功率二极管do2的阴极与第一功率二极管do1的阴极相连，并联接到第一输出滤波电容co1的正极；其中，隔离变压器t2的第三副边绕组同名端与第三功率二极管do3的阳极相连，第三副边绕组异名端与隔离变压器t2的第四副边绕组同名端相连，并连接到第二输出滤波电容co2的负极；第四副边绕组的异名端与第四功率二极管do4的阳极相连，第四功率二极管do4的阴极与第三功率二极管do3的阴极相连，并联接到第二输出滤波电容co2的正极。
2)第一移相全桥电路副边输出支路，由第五功率二极管do5、第六功率二极管do6、第一输出滤波电感lf1、第三输出滤波电容co3和隔离变压器t3的两个副边绕组组成。其中隔离变压器t3的第五副边绕组同名端与第五功率二极管do5的阳极相连，其异名端与隔离变压器t3的第六副边绕组同名端相连，并连接到第三输出滤波电容co3的负极；隔离变压器t3的第六副边绕组异名端与第六功率二极管do6的阳极相连，第六功率二极管do6的阴极与第五功率二极管do5的阴极相连，并连接到第一输出滤波电感lf1的一端；第一输出滤波电感lf1的另一端连接到第三输出电容co3的正极。
3)第二移相全桥电路副边输出支路，由第七功率二极管do7、第八功率二极管do8、第二输出滤波电感lf2、第四输出滤波电容co4和隔离变压器t4的两个副边绕组组成。其中隔离变压器t4的第七副边绕组同名端与第七功率二极管do7的阳极相连，其异名端与隔离变压器t4的第八副边绕组同名端相连，并连接到第四输出滤波电容co4的负极；隔离变压器t4的第八副边绕组异名端与第八功率二极管do8的阳极相连，第八功率二极管do8的阴极与第七功率二极管do7的阴极相连，并连接到第二输出滤波电感lf2的一端；第二输出滤波电感lf2的另一端连接到第四输出电容co4的正极。
4)输出负载：输出负载为负载rl1、rl2、rl3，负载rl1、rl2、rl3跨接在输出端口的正负两端。
与传统的多路输出并联llc谐振电路与移相全桥电路dc-dc变换器相比，本实施例实现了各路输出之间的相互独立与隔离。其中，全桥并联llc谐振电路采用调节频率的方式进行调压，设计输出200v～400v的直流电压，称为高压侧；通过调节第一路移相全桥电路的相位进行调压，设计输出48v的直流电压，称为第一低压侧；通过调节第二路移相全桥电路的相位进行调压，设计输出24v的直流电压，称为第二低压侧。
为叙述工作模态换流过程，作假设条件如下：
(1)为了简化分析，两路并联llc谐振电路中的谐振电感lr1＝lr2，谐振电容cr1＝cr2，励磁电感lm1＝lm2；
(2)为了简化分析，在分析中，忽略同一个桥臂上的两个开关管的死区时间；
(3)第一原边支路、第二原边支路、第三原边支路和第四原边支路上的上下两开关管工作在互补状态，每个开关管导通的占空比为0.5。
(4)第一原边支路和第三原边支路之间的相移大于0°，小于180°；第二原边支路和第四原边支路之间的相移大于0°，小于180°。
换流过程分析(忽略死区时间)：
1)模态1：[t0～t1]
如图3所示，开关管s1、s4导通，开关管s2、s3关断，开关管s5、s8关断，开关管s6、s7导通，谐振电感lr1和谐振电容cr1发生谐振，谐振电流ilr1滞后输入电压，开关管s1、s4零电压软开通，谐振电流ilr1呈正弦形式变化，谐振电流ilr1与励磁电感电流ilm1之差传递到副边；谐振电感lr2和谐振电容cr2发生谐振，谐振电流ilr2呈正弦形式变化，励磁电感电流ilm2与谐振电流ilr2之差传递到副边；第一路移相全桥的输入电压vac为+vin，电流ilr3呈线性增加；第二路移相全桥的输入电压vbd为-vin，电流ilr4呈线性减小。
2)模态2：[t1～t2]
如图4所示，开关管s1、s4导通，开关管s2、s3关断，开关管s5、s8导通，开关管s6、s7关断，谐振电感lr1和谐振电容cr1发生谐振，谐振电流ilr1呈正弦形式变化，谐振电流ilr1与励磁电感电流ilm1之差传递到副边；谐振电感lr2和谐振电容cr2发生谐振，谐振电流ilr2滞后输入电压，开关管s5、s8零电压软开通，谐振电流ilr2呈正弦形式变化，谐振电流ilr2与励磁电感电流ilm2之差传递到副边；第一路移相全桥的输入电压vac为0，此时副边二极管do5和do6同时导通，使得变压器t3的副边绕组电压为0，原边绕组电压也相应为0，变压器t3的漏感lr3与隔直电容cb1工作在谐振状态下；同样，第二路移相全桥的输入电压vbd为0，此时副边二极管do7和do8同时导通，使得变压器t4的副边绕组电压为0，原边绕组电压也相应为0，变压器t4的漏感lr4与隔直电容cb2工作在谐振状态下。
3)模态3：[t2～t3]
如图5所示，开关管s1、s4关断，开关管s2、s3导通，开关管s5、s8导通，开关管s6、s7关断，谐振电感lr1和谐振电容cr1发生谐振，谐振电流ilr1滞后输入电压，开关管s2、s3零电压软开通，谐振电流ilr1呈正弦形式变化，励磁电感电流ilm1与谐振电流ilr1之差传递到副边；谐振电感lr2和谐振电容cr2发生谐振，谐振电流ilr2呈正弦形式变化，谐振电流ilr2与励磁电感电流ilm2之差传递到副边；第一路移相全桥电路的输入电压为-vin，电流ilr3呈线性减小；第二路移相全桥电路的输入电压为+vin，电流ilr4呈线性增加。
4)模态4：[t3～t4]
如图6所示，开关管s1、s4关断，开关管s2、s3导通，开关管s5、s8关断，开关管s6、s7导通，谐振电感lr1与谐振电容cr1发生谐振，谐振电流ilr1呈正弦形式变化，励磁电感电流ilm1与谐振电流ilr1之差传递到副边；谐振电感lr2与谐振电容cr2发生谐振，谐振电流ilr2滞后输入电压，开关管s6、s7零电压软开通，谐振电流ilr2呈正弦形式变化，励磁电感电流ilm2与谐振电流ilr2之差传递到副边；第一路移相全桥的输入电压vac为0，此时副边二极管do5和do6同时导通，使得变压器t3的副边绕组电压为0，原边绕组电压也相应为0，变压器t3的漏感lr3与隔直电容cb1工作在谐振状态下；同样，第二路移相全桥的输入电压vbd为0，此时副边二极管do7和do8同时导通，使得变压器t4的副边绕组电压为0，原边绕组电压也相应为0，变压器t4的漏感lr4与隔直电容cb2工作在谐振状态下。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。