[发明专利]一种复合谐振的宽范围功率变换器

说明书

本发明涉及一种复合谐振的宽范围功率变换器，包括：N个功率单元，所述的功率单元分别包含开关器件、电感和电容，各功率单元的谐振参数存在耦合；整流单元，各功率单元分别通过对应的变压器将能量传递到整流单元；N个控制信号单元，各控制信号单元分别用于驱动对应功率单元中的开关器件。通过调节控制信号的时序，改变谐振参数，从而调节整流单元的输出电压或电流。与现有技术相比，本发明控制信号的改变直接影响了谐振参数，可以做到宽范围输入和定频控制，定频控制有利于磁性元件的优化设计。若结合变频控制，可以进一步拓宽输入范围。对于变压器而言可以使用较大的励磁电感，提高了效率。

技术领域

本发明涉及一种DC/DC功率变换器，尤其是涉及一种复合谐振的宽范围功率变换系统。

背景技术

高频化、高功率密度和高效率是DC/DC功率变换器的发展趋势，传统的硬开关变换器会产生较大的开关损耗和噪声，限制了功率密度和开关频率的提高，因此提出了软开关功率变换器。

目前常用的一类是移相全桥变换器，它可以实现主开关管的零电压导通(ZVS)，但滞后桥臂的软开关实现较困难，并且副边整流二极管存在反向恢复问题，不利于效率的提高。

另一类常用的是LLC谐振变换器，它可以在全负载范围内实现主开关管的零电压导通和零电流关断(ZCS)，副边整流二极管也可实现ZCS。但LLC变换器采用调频控制方式，不利于磁性元件的优化设计，并且在宽范围输入的情况下，需要较小的励磁电感来满足增益要求，导致轻载时励磁电流过大，效率下降。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种复合谐振的宽范围功率变换系统，实现宽范围输入和定频控制。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种复合谐振的宽范围功率变换器，包括：

N个功率单元，N≥2，所述的功率单元分别包含开关器件、电感和电容，各功率单元的谐振参数存在耦合；

整流单元，各功率单元分别通过对应的变压器将能量传递到整流单元；

N个控制信号单元，各控制信号单元分别用于驱动对应功率单元中的开关器件。

通过调节控制信号的时序，改变谐振参数，调节整流单元的输出电压或电流。

各功率单元的谐振部分为LC电路、LLC电路或CLC电路。

各功率单元通过或不通过变压器传递能量。

所述的各功率单元中的拓扑结构为全桥或半桥。

所述的变压器原边与功率单元连接，副边与整流单元连接。

所述的功率变换器还包括非谐振的功率单元。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)各个功率单元都可传输功率，并不需要添加额外的器件，仅需要调节控制信号时序就能实现输出调节。

(2)由于控制信号的改变直接影响了谐振参数，因此可以做到宽范围输入和定频控制，定频控制有利于磁性元件的优化设计；若结合变频控制，可以进一步拓宽输入范围。对于变压器而言可以使用较大的励磁电感，提高了效率。

附图说明

图1为本发明功率变换系统的组成示意图；

图2为本实施例功率变换系统原理图；

图3为本实施例典型波形图；

图4(a)～4(f)分别为本实施例开关模态1～6等效电路图；