超宽输出电压范围的谐振变换器系统及控制方法与流程

本发明涉及电能变换领域，具体涉及调节谐振变换器输出电压范围的方法。

背景技术：

1、llc谐振变换器由于具有高效率、小体积以及宽范围软开关等优点在航空电源、直流微电网、燃料电池、船舶动力系统等方面拥有越来越广泛的应用。一般情况下，llc谐振变换器常采用脉冲频率调制(pulse frequency modulation,pfm)方式调节输出电压。然而变换器的工作频率范围受到器件的限制，难以实现宽范围的输出电压调节。为了在有限的工作频率下实现llc谐振变换器的宽范围电压输出，很多学者从电路不同方面提出了各种增加输出电压范围的方法。

2、如图1所示，已知技术中在llc谐振变换器11的输出端并联buck变换器12，所述llc谐振变换器11具有隔离和功率调节的作用，所述buck变换器12根据负载的要求进行电压调节，在这样的电路结构中，llc谐振变换器11可以一直工作于其谐振频率，llc谐振变换器11具有更高的效率，但是这种二级电路，电路结构复杂，整体的变换效率变低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中llc谐振变换器的输出电压范围较窄的缺陷，提供了实现谐振变换器超宽输出电压范围的系统及方法，拓宽了llc谐振变换器的输出电压范围同时使系统具有较高的效率。

2、为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过包括以下技术方案实现的：

3、超宽输出电压范围的谐振变换器系统，包括，第一开关、第二开关、谐振单元和第一整流支路和第二整流支路，第一开关、第二开关串联后与输入电源并联，所述谐振单元的输入端与所述第二开关并联，所述第一开关闭合时所述输入电源向所述谐振单元输出电能，并经所述第一整流支路向负载提供电能，所述第二开关闭合时所述谐振单元续流，并经所述第二整流支路向所述负载提供电能，所述第一整流支路中串联第三开关，所述第三开关闭合时所述第一整流支路与所述负载并联连接，所述第三开关关断时所述第一整流支路与所述负载断开连接。

4、本发明一优选实施例中，所述谐振单元为串联谐振单元。

5、本发明一优选实施例中，所述谐振单元包括谐振电容、谐振电感和变压器，所述谐振电容、谐振电感和变压器串联。

6、本发明一优选实施例中，所述变压器的副边绕组包括第一输出绕组和第二输出绕组，所述第一输出绕组与所述第一整流支路串联，所述第二输出绕组与第二整流支路串联。

7、本发明一优选实施例中，所述变压器的副边绕组包括第三输出绕组，所述第三输出绕组与所述第一整流支路和所述第二整流支路并联。

8、本发明一优选实施例中，所述第一整流支路包括第一桥臂的上管和第二桥臂的下管，所述第二整流支路包括第一桥臂的下管和第二桥臂的上管。

9、本发明一优选实施例中，所述第三开关与所述第一桥臂的上管串联，还包括第四开关，所述第四开关与所述第二桥臂的下管串联，所述第三开关和所述第四开关的开关状态相同。

10、上述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，还包括控制电路，所述控制电路根据所述谐振变换器系统输出端的输出电压，控制所述第三开关，所述第三开关导通，所述控制电路调节第一开关和第二开关的频率从而调节所述谐振变换器系统的输出电能，所述第一开关关断，所述控制电路调节第一开关和第二开关的占空比从而调节所述谐振变换器系统的输出电能。

11、本发明一优选实施例中，所述谐振变换器系统输出端的输出电压增大直到大于第二设定值时，所述第三开关导通，否则，所述第三开关关断。

12、本发明一优选实施例中，所述谐振变换器系统输出端的输出电压减小直到小于第一设定值时，所述第三开关关断，否则，所述第三开关导通。

13、本发明还提供超宽输出电压范围的谐振变换器系统控制方法，包括，

14、设置谐振变换器，所述谐振变换器的输出端为全波整流单元，

15、在所述全波整流单元的一个整流支路中串联第三开关，所述第三开关关断时，所述全波整流单元变为半波整流单元，

16、控制所述第三开关开通，并控制所述谐振变换器通过调频的方式调节输出电压，

17、控制所述第三开关关断，并控制所述谐振变换器通过调节占空比的方式调节输出电压。

18、本发明还提供另一超宽输出电压范围的谐振变换器系统控制方法，包括，

19、设置谐振变换器，所述谐振变换器的输出端为全桥整流单元，

20、在所述全桥整流单元中的一个整流支路中串联第三开关，所述第三开关关断时，所述全桥整流单元变为半桥整流，

21、控制所述第三开关开通，并控制所述谐振变换器通过调频的方式调节输出电压，

22、控制所述第三开关关断，并控制所述谐振变换器通过调节占空比的方式调节输出电压。

23、本发明实现了谐振变换器超宽输出电压范围的系统及方法，拓宽了llc谐振变换器的输出电压范围同时使系统具有较高的效率。

技术特征：

1.超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，包括，第一开关、第二开关、谐振单元和第一整流支路和第二整流支路，第一开关、第二开关串联后与输入电源并联，所述谐振单元的输入端与所述第二开关并联，所述第一开关闭合时所述输入电源向所述谐振单元输出电能，并经所述第一整流支路向负载提供电能，所述第二开关闭合时所述谐振单元续流，并经所述第二整流支路向所述负载提供电能，所述第一整流支路中串联第三开关，所述第三开关闭合时所述第一整流支路与所述负载并联连接，所述第三开关关断时所述第一整流支路与所述负载断开连接。

2.如权利要求1所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述谐振单元为串联谐振单元。

3.如权利要求2所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述谐振单元包括谐振电容、谐振电感和变压器，所述谐振电容、谐振电感和变压器串联。

4.如权利要求3所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述变压器的副边绕组包括第一输出绕组和第二输出绕组，所述第一输出绕组与所述第一整流支路串联，所述第二输出绕组与第二整流支路串联。

5.如权利要求3所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述变压器的副边绕组包括第三输出绕组，所述第三输出绕组与所述第一整流支路和所述第二整流支路并联。

6.如权利要求5所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述第一整流支路包括第一桥臂的上管和第二桥臂的下管，所述第二整流支路包括第一桥臂的下管和第二桥臂的上管。

7.如权利要求6所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述第三开关与所述第一桥臂的上管串联，还包括第四开关，所述第四开关与所述第二桥臂的下管串联。

8.如权利要求1所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路根据所述谐振变换器系统输出端的输出电压，控制所述第三开关，所述第三开关导通，所述控制电路调节第一开关和第二开关的频率从而调节所述谐振变换器系统的输出电能，所述第一开关关断，所述控制电路调节第一开关和第二开关的占空比从而调节所述谐振变换器系统的输出电能。

9.如权利要求8所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述谐振变换器系统输出端的输出电压增大直到大于第二设定值时，所述第三开关导通，否则，所述第三开关关断。

10.如权利要求9所述超宽输出电压范围的谐振变换器系统，其特征在于，所述谐振变换器系统输出端的输出电压减小直到小于第一设定值时，所述第三开关关断，否则，所述第三开关导通。

11.超宽输出电压范围的谐振变换器系统控制方法，其特征在于，包括，

12.超宽输出电压范围的谐振变换器系统控制方法，其特征在于，包括，

技术总结
本发明提供了实现谐振变换器超宽输出电压范围的系统及方法，包括第一开关、第二开关、谐振单元和第一整流支路和第二整流支路，第一开关、第二开关串联后与输入电源并联，所述谐振单元的输入端与所述第二开关并联，所述第一开关闭合时所述输入电源向所述谐振单元输出电能，并经所述第一整流支路向负载提供电能，所述第二开关闭合时所述谐振单元续流，并经所述第二整流支路向所述负载提供电能，所述第一整流支路中串联第三开关，所述第三开关闭合时所述第一整流支路与所述负载并联连接，所述第三开关关断时所述第一整流支路与所述负载断开连接。本发明的系统能够达到拓宽谐振变换器输出电压范围的目标。

技术研发人员：孙超,焦德智,邓世国,陈玮
受保护的技术使用者：南京酷科电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13