[发明专利]谐振电路和谐振DC/DC转换器

说明书

技术领域

本发明涉及谐振电路和谐振DC/DC转换器。

背景技术

在许多电力电子应用中，需要高效的电流隔离。由于安全、电压电平的变化或者功能性问题，会需要基于变压器的隔离。一些可再生能源需要电流隔离，以便正常工作；其中具有不同类型的薄膜太阳能电池板。

太阳能电池板产生DC电力。为了将DC电力直接或经由AC电力分配网提供给AC负载，电力转换器系统必须连接在太阳能电池板和AC负载之间，以将DC电力转换成AC电力。这种电力转换器系统通常包括DC/DC转换器和DC/AC转换器，DC/AC转换器通常称为逆变器。此外，该系统包括用于控制转换器的控制系统以及诸如滤波器、熔断器、冷却系统等其他元件。

太阳能电池板产生的DC输出电力随着太阳光强度和温度变化。在投资赢利的情况下，高转换效率是非常重要的，以使得从太阳能发电设备获得的能量最大化。

在许多应用中，串联谐振LLC DC/DC转换器已成为PWM型转换器的普遍替代物。谐振转换器的一个优点在于，其可被设计为在所有的负载和输入/输出电压条件下具有高效率，这是因为可在所有的工作条件下保持零电压切换。

随着输出电力增大，谐振电感器的尺寸和成本增大，这对单个谐振LLC转换器设定了实用限制。因此，可以以许多更小的串联谐振LLC转换器并联的方式提供高电力DC/DC转换器，而这由于大量的元件而会显著地增大成本。

本发明的目的在于提供一种具有高效率但低成本的谐振电路，并且该谐振电路在宽输入电压范围内具有高效率。而且，目的在于减少元件的数量，从而降低有关的复杂性以及成本。此外，本发明的目的在于降低转换器产生的纹波电流。

本发明的目的还在于提供具有这种谐振电路的谐振DC/DC转换器。

发明内容

本发明涉及谐振电路，该谐振电路包括三个谐振电路输入节点和三个谐振电路输出节点；变压器装置，包括彼此磁性连接的三个初级绕组以及三个次级绕组，其中三个次级绕组连接至三个谐振电路输出节点；第一、第二和第三谐振回路（resonant tank）装置，分别连接在三个谐振电路输入节点中的相应一个和初级绕组中的相应一个之间；第一、第二和第三变压器开关装置，用于在△结构和星形结构之间重新配置三个次级绕组。

一方面，每个谐振回路装置包括谐振电感器和谐振电容器。

一方面，三个初级绕组和三个谐振回路装置一起配置成△结构。

一方面，提供第一、第二和第三变压器开关装置，以在△结构和星形结构之间重新配置三个初级绕组。

一方面，第一变压器开关装置包括连接至第二变压器开关装置的第二端的共同端、连接至第一谐振输出节点的第一端以及连接至第三变压器开关装置的共同端的第二端；第二变压器开关装置包括连接至第三变压器开关装置的第二端的共同端、连接至第二谐振电路输出节点的第一端以及连接至第一变压器开关装置的共同端的第二端；第三变压器开关装置包括连接至第一变压器开关装置的第二端的共同端、连接至第三谐振电路输出节点的第一端以及连接至第二变压器开关装置的共同端的第二端；其中第一次级绕组连接在第一变压器开关装置的第一端和第二端之间，第二次级绕组连接在第二变压器开关装置的第一端和第二端之间，第三次级绕组连接在第三变压器开关装置的第一端和第二端之间，其中在各个变压器开关装置的第一端连接至其共同端时，变压器装置连接成△结构，并且其中当各个变压器开关装置的第二端连接至其共同端时，变压器装置连接成星形结构。

一方面，第一谐振电感器、第一谐振电容器以及第一初级绕组串联连接在第一谐振电路输入节点与第三谐振电路输入节点之间；第二谐振电感器、第二谐振电容器以及第二初级绕组串联连接在第二谐振电路输入节点与第一谐振电路输入节点之间；以及第三谐振电感器、第三谐振电容器以及第三初级绕组串联连接在第三谐振电路输入节点与第二谐振电路输入节点之间。

一方面，励磁电感器与每个初级绕组并联连接。

一方面，第一谐振电感器、第一谐振电容器以及第一初级绕组串联连接在第一谐振电路输入节点与初级共同节点之间；第二谐振电感器、第二谐振电容器以及第二初级绕组串联连接在第二谐振电路输入节点与初级共同节点之间；以及第三谐振电感器、第三谐振电容器以及第三初级绕组串联连接在第三谐振电路输入节点和初级共同节点之间。