[发明专利]一种多谐振变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多谐振变换器，属于电力电子变换器技术领域，尤其属于隔离型直流-直流电能变换技术领域。

背景技术

宽增益隔离型直流变换器适用于要求输入输出电气隔离且输入电压范围较宽或输出电压范围较宽的场合，这类变换器在新能源发电、工业、民用、航空航天等各个领域具有广泛的应用。

传统的宽增益隔离型直流变换器有移相全桥变换器，通过原边开关管的移相控制输出电压的恒定。然而，移相全桥具有两个缺点：(1)轻载时滞后桥臂开关管不容易实现软开关；(2)副边会造成占空比丢失。这显然是不利于变换器效率的。

LLC谐振变换器是近年来获得广泛关注的隔离变换器。LLC常采用变频调节技术，能实现原边开关管零电压开通，副边二极管零电流关断，增益较宽，效率高，功率密度大。但LLC面临着一些问题：当开关频率高于谐振频率时增益特性较硬，意味着增益较宽时，频率调节范围也比较宽，不利于磁性元件设计及变换器效率；另外，LLC谐振变换器本身存在着缓启与短路保护问题，通常需要额外的保护措施。

通过在传统LLC的谐振腔串联一个陷波器，人们提出了多谐振变换器。引入了陷波器后，变换器不仅保留了传统LLC的优势，而且高于谐振点时增益特性较软；另外，其增益可以下降到0，可用来实现缓启及短路保护。但是，由于陷波器与LLC的谐振腔是串联的，谐振腔的环流也会流入陷波器，带来额外的损耗，如果应用在升压场合，原边电流较大，陷波器损耗会进一步增加。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种多谐振变换器。

本发明采用以下技术方案：

所述多谐振变换器由输入源(U_in)、第一开关管(S₁)、第二开关管(S₂)、第三开关管(S₃)、第四开关管(S₄)、主电感(L_m)、变压器(T)、谐振电感(L_r)、谐振电容(C_r)、副边电感(L_p)、副边电容(C_p)、第一二极管(D₁)、第二二极管(D₂)、第三二极管(D₃)、第四二极管(D₄)、输出滤波电容(C_o)和负载(R_o)构成，变压器(T)包括原边绕组(N_P)和副边绕组(N_S)。

所述输入源(U_in)的正极与第一开关管(S₁)的漏极和第二开关管(S₂)的漏极相连，第一开关管(S₁)的源极连于第三开关管(S₃)的漏极和谐振电感(L_r)的一端，谐振电感(L_r)的另一端连于主电感(L_m)及变压器(T)原边绕组(N_P)的同名端，主电感(L_m)的另一端及变压器(T)原边绕组(N_P)的非同名端连于谐振电容(C_r)，谐振电容(C_r)的另一端连于第二开关管(S₂)的源极和第四开关管(S₄)的漏极，第四开关管(S₄)的源极连于第三开关管(S₃)的源极和输入源(U_in)的负极。