[发明专利]一种提高LLC增益范围的变换器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种提高LLC增益范围的变换器及其控制方法，输入电源Vin，原边全桥开关网络，LLC谐振网络，变压器T1输入端另一端与单刀单掷继电器K1和单刀双掷继电器K2串联支路相连接；副边全桥整流网络，输出电容Co和输出负载RL。本发明在提高LLC谐振变换器增益范围的同时也可以保证变换器在低压输出时仍然能够满功率输出，进一步提高了变换器的恒功率范围，缩小频率调整范围，提高全范围内的效率，提高了电源模块的产品竞争力。

技术领域

本发明涉及一种提高LLC增益范围的变换器及其控制方法，属于变换器控制技术领域。

背景技术

目前，随着新能源汽车的快速发展，电动汽车电池电压的变化范围越来越宽，LLC拓扑结构与其他拓扑结构相比在效率、体积和功率密度上有明显优势，因此得到了广泛的应用和研究。

但是，由于调节频率范围的限制以及固有工作特性的限制，针对如此宽范围的电池电压LLC谐振变换器也难以应对，单纯的调频控制不能满足宽范围的输出要求，调频与脉宽调制相结合的混合调制策略虽然可以宽范围输出，但是在低压输出时不能完全实现ZVS从而导致效率降低，温升也难以满足设计要求，因此需要一种能够适应宽范围输出的LLC变换器和控制方法。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种提高LLC增益范围的变换器及其控制方法，在变换器中增加两颗继电器，根据不同输出电压切换变换器为全桥LLC或半桥LLC工作模式，在实现宽范围输出电压的同时缩小工作频率的调节范围，提高系统效率，减小体积。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种提高LLC增益范围的变换器，包括：输入电源Vin，原边全桥开关网络，所述原边全桥开关网络包括：MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4，所述MOS管Q1与MOS管Q2相串联，所述MOS管Q3、MOS管Q4相串联后与MOS管Q1、MOS管Q2的串联支路相并联；LLC谐振网络，所述LLC谐振网络包括：谐振电容Cr，谐振电感Lr，变压器T1，所述谐振电容Cr与谐振电感Lr相串联，谐振电容Cr与谐振电感Lr的串联支路一端连接在MOS管Q1与MOS管Q2之间，另一端与变压器T1输入端一端相连接，变压器T1输入端另一端与单刀双掷继电器K2相连接；所述单刀双掷继电器K2第一端口连接在MOS管Q3与MOS管Q4之间，第二端口连接在MOS管Q4的S极；单刀单掷继电器K1一端连接在MOS管Q1与MOS管Q2之间，另一端连接在MOS管Q3与MOS管Q4之间；副边全桥整流网络，所述副边全桥整流网络包括：二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，所述二极管D1、二极管D2相串联，二极管D3、二极管D4相串联后与二极管D1、二极管D2串联支路相并联；输出电容Co和输出负载RL分别与二极管D1、二极管D2串联支路相并联；所述变压器T1输出端一端与二极管D1、二极管D2之间相连接，另一端与二极管D3、二极管D4之间相连接；所述输入电源Vin与MOS管Q1、MOS管Q2的串联支路相并联。

作为优选方案，所述输入电源Vin采用AC/DC输出端的母线电压。

作为优选方案，所述单刀单掷继电器K1、单刀双掷继电器K2可用MOS管、IGBT、可控硅或其他器件替代。

作为优选方案，所述原边全桥开关网络中的二极管可用MOS管替代。

一种提高LLC增益范围的变换器的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：原边全桥开关网络的MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4分别对应驱动信号Vgs1、Vgs2、Vgs3、Vgs4，驱动信号的频率通过采样输出电压与参考电压相比较或者采样输出电流与参考电流相比较，得到的误差值经闭环调节器后得到的控制量来设置，用于保证输出电压或输出电流按照设定值工作。