[发明专利]一种并串联结构的全桥双LLC谐振变换器

说明书

本发明公开了一种并串联结构的全桥双LLC谐振变换器，涉及电力电子应用技术领域，包括：输入直流电源、逆变电路、双LLC谐振电路、辅助谐振电感网络、整流滤波电路以及动力电池负载；所述逆变电路的输入端和所述输入直流电源相连，所述整流滤波电路与所述双LLC谐振电路中的变压器次级绕组相连，所述动力电池负载与所述整流滤波电路的输出端相连。双LLC谐振电路并联、整流滤波电路中的整流桥串联的结构能够减小变压器初级、次级间的匝数比和整流二极管的电压应力，有利于减小变压器磁芯体积，增大散热面积。

技术领域

本发明涉及电力电子应用技术领域，尤其是一种并串联结构的全桥双LLC谐振变换器。

背景技术

近年来，为了达到减少汽油消耗和获得更好的能量管理的目的，插电式混合动力汽车和纯电动汽车越来越受人们的欢迎。车载充电机具有效率高和功率密度大的特点，是插电式混合动力汽车和纯电动汽车中必不可缺的部分。如今，车载充电机一般设计成两级结构，前级为AC/DC变换器，后级为隔离式DC/DC变换器。因为LLC谐振变换器较移相全桥变换器具有开关管软开关的优势，现在隔离式DC/DC变换器一般采用LLC谐振变换器。对于全桥LLC谐振变换器，一般具有三种控制方法：变频率控制、移相控制和变结构控制。变频率控制可以使谐振变换器获得更宽的输出电压范围，减小电压输出纹波，但当谐振变换器开关频率不为谐振频率时，它将失去低开关损耗、低环流等优点，同时宽泛的开关频率变换范围也将导致磁性原件的设计变得尤为复杂。移相控制可以提高LLC谐振变换器在轻载时的能量转换效率，但是在重载时将会导致初级开关管极高的关断电流。改进LLC谐振变换器结构来达到提高转换效率和功率密度的方法正在被广泛研究。

插电式混合动力汽车和纯电动汽车上一般搭载了动力电池，在给动力电池充电过程中会经历恒压充电和恒流充电两种状态，在这过程中动力电池的等效负载会随着其两端的电压、电流的变化而变化。当LLC谐振电路的开关频率偏移谐振频率，那LLC谐振电路就易于工作在轻载状态，造成能量转换效率的降低。此外，因为DC/DC变换器需要传输的功率增大，变压器的设计难度增大，且体积过大，散热问题难以得到解决。

发明内容

本发明针对上述问题及技术需求，提出了一种并串联结构的全桥双LLC谐振变换器。

本发明的技术方案如下：

一种并串联结构的全桥双LLC谐振变换器，包括：输入直流电源、逆变电路、双LLC谐振电路、辅助谐振电感网络、整流滤波电路以及动力电池负载；

所述逆变电路的输入端和所述输入直流电源相连，所述整流滤波电路与所述双LLC谐振电路中的变压器次级绕组相连，所述动力电池负载与所述整流滤波电路的输出端相连。

其进一步的技术方案为：其特征在于，所述双LLC谐振电路包括上LLC谐振电路和下LLC谐振电路，所述上LLC谐振电路包括依次串联的第一外接谐振电感、第一励磁电感、第一外接谐振电容，所述上LLC谐振电路的输入端与所述逆变电路的输出端相连；所述下LLC谐振电路包括依次串联的第二外接谐振电感、第二励磁电感、第二外接谐振电容，所述下LLC谐振电路的两个输入端分别与所述逆变电路和所述辅助谐振电感网络相连。

其进一步的技术方案为：所述上LLC谐振电路和所述下LLC谐振电路共享预定开关频率，所述上LLC谐振电路保持第一开关频率不变，所述下LLC谐振电路在恒流和恒压充电的情况下，分别对应不同的第二开关频率和第三开关频率；

所述预定开关频率、所述第一开关频率、所述第二开关频率和所述第三开关频率相等，保持占空比为50％。

其进一步的技术方案为：所述辅助谐振电感网络由两组开关网络和辅助电感组成，每组所述开关网络包括开关管，对应的体二极管以及对应的结电容，所述开关管、所述体二极管和所述结电容三者并联；两组所述开关网络反向串联，与所述辅助电感并联。