[发明专利]一种谐振变换器

说明书

本发明提供了一种谐振变换器，包括依次电连接的直流电源、开关电路、谐振电路、整流电路以及滤波电路；开关电路接受外部控制器控制；整流电路包括第一整流模块、第二整流模块和第三整流模块，开关电路包括2N组开关模块，谐振模块包括2N组谐振组，变压器模块包括N个第一变压器和N个第二变压器，N≥1；第一变压器的次级线圈包含次级主线圈和次级辅助线圈，第二变压器的次级线圈包含次级主线圈和次级辅助线圈；解决了目前谐振变换器在低压恒功率点效率低、器件利用不充分、成本高的问题。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种谐振变换器。

背景技术

目前，常见的谐振变换器包括串联、并联、串并谐振变换器。由于谐振变换器的简单电路拓扑，以及能够在全负载范围实现软开关的特性，因而谐振变换器广泛应用于提供最高功率密度和效率的最先进电源。谐振变换器虽然有实现开关器件软开关，开关损耗小，效率高以及相对于硬开关具有优越的EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)性能等诸多优点，但缺陷仍然明显，以业界比较流行的LLC谐振变换器为例，其输出电压调节主要依靠改变工作频率调整，输出电压调整范围仅有0.9-1.1倍的额定电压(假定谐振频率对应的输出电压为额定电压)，为了解决LLC谐振变换器输出电压范围有限的问题，业界有各种方案，其中一种如图1所示，在谐振频率下，该谐振变换器可以通过控制Q1/Q2与Q3/Q4两个半桥的移相角，实现输出电压从1/2倍额定电压到额定电压范围内(2倍范围)连续变换，并且在1/2倍额定电压点，输出功率仍能保持恒定(不降低)。其在1/2倍额定电压点实现恒功率输出的主要原因是，原边两个半桥移相180度，从而使变压器副边工作在并联模式，等效于两个电压源并联，输出电流可以加倍。假设开关管Q1、开关管Q2、谐振电感L1、谐振电容C1、变压器T1构成一个半桥变换器；假设开关管Q3、开关管Q4、谐振电感L2、谐振电容C2、变压器T2构成另一个半桥变换器，即两个半桥变换器的工作模式仍旧是谐振点附近的软开关模式，因而谐振变换器在1/2倍额定电压恒功率条件下，其效率比较高。但在需要电压调节范围低于2倍的场合，比如目前主流充电桩要求的750-400V恒功率输出场合，该谐振变换器在400V附近仍旧工作在移相模式(移相角度大于0度且小于180度)，由于移相会导致开关管Q1-Q4关断时电流大，二极管D5、D6的电流小于二极管D1-D4的电流。简单分析可知，若移相角为0度时，二极管D5、D6不参与工作，且无电流，开关管Q1-Q4关断电流小；若移相角为180度时，二极管D5、D6的总电流等于D1-D4的总电流，开关管Q1-Q4关断电流小；若移相角处于0度到180度之间时，二极管D5、D6的总电流小于二极管D1-D4的总电流，开关管Q1-Q4关断电流随移相角变大而后慢慢变小。从而导致谐振变换器在400V恒功率点也就是最大输出电流点，该谐振变换器存在效率低，器件利用不充分、成本高的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于一种谐振变换器，解决目前谐振变换器在低压恒功率点效率低、器件利用不充分以及成本高的问题。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种谐振变换器，包括依次电连接的直流电源、开关电路、谐振电路、整流电路以及滤波电路；所述开关电路接受外部控制器控制；所述谐振电路包括谐振模块和变压器模块，所述整流电路包括第一整流模块、第二整流模块和第三整流模块，所述开关电路包括2N组开关模块，所述谐振模块包括2N组谐振组，所述变压器模块包括N个第一变压器和N个第二变压器，N≥1；所述第一变压器的次级线圈包含次级主线圈和次级辅助线圈，所述第二变压器的次级线圈包含次级主线圈和次级辅助线圈；其中，

所述第一变压器的初级线圈同名端经对应所述谐振组连接至对应所述开关模块的一端，所述第一变压器的初级线圈非同名端连接至对应所述开关模块的另一端；所述第二变压器的初级线圈同名端经对应所述谐振组连接至对应所述开关模块的一端，所述第二变压器的初级线圈非同名端连接至对应所述开关模块的另一端；