[发明专利]一种降额容错运行能力增强的交错并联LLC谐振变换器

说明书

本发明提供了一种降额容错运行能力增强的交错并联LLC谐振变换器，其特征在于包括：N个并联的全桥LLC谐振变换器和用于增强降额容错运行能力的额外开关；所述N个并联的全桥LLC谐振变换器的原边共用一个输入电源，副边共用一个输出负载；所述N个并联的全桥LLC谐振变换器的副边绕组侧共设置有N(N‑1)/2个额外开关，每个所述额外开关的两端分别连接于两个不同全桥LLC谐振变换器副边绕组的一端，以实现任意两个全桥LLC谐振变换器副边绕组的互连。上述的一种降额容错运行能力增强的交错并联LLC谐振变换器，实现成本低。

技术领域

本发明涉及直流变换器的容错运行技术，尤其是涉及一种低成本、降额容错运行能力增强的交错并联LLC谐振变换器。

背景技术

LLC谐振变换器由于在全负载范围内均能实现软开关运行，有效地降低了开关损耗，具有高效率、高频化、高功率密度等优点，已被广泛应用于电动汽车、航天飞机和服务器电源等重要场合。随着实际应用中用电容量需求的持续增长，可将多个全桥LLC谐振变换器模块并联使用，以避免每个模块承受过高的电流应力。相比于单个变换器，多模块并联系统在应对意外故障发生后的容错运行方面还具备天然优势。理论上，当有全桥LLC谐振变换器模块出现故障时，停止其工作并保持其余变换器模块正常工作，系统仍可继续降额容错运行。然而，在传统N个交错并联全桥LLC谐振变换器中，如果有i(i≤N)个变换器模块出现故障，系统的额定功率将直接减少为原来的(N-i)/N，并在i＝N时停止功率传输。因此，亟需增强交错并联全桥LLC谐振变换器的降额容错运行能力，以更好地适应高可靠应用场合的需求。

为了实现全桥LLC谐振变换器的容错运行，可通过添加一个额外的半桥LLC谐振变换器，在原全桥LLC谐振变换器中的一个开关管发生短路故障后与其剩余的健康部分，重构组成输入并联输出串联的新型谐振变换器，继续向输出负载提供额定功率(基于半桥冗余的可容错运行全桥LLC谐振变换器,国家发明专利,专利号:ZL 201810203783.1)。然而，由于每个全桥LLC谐振变换器均需配备一个冗余的半桥LLC谐振变换器，将导致多模块并联系统的成本急剧增加。为了降低成本，学者们在两个全桥LLC谐振变换器的副边加入了两个额外二极管进行连接，当发生两次开关管短路故障后可通过这两个二极管将原全桥LLC谐振变换器中的剩余健康部分进行重构，从而得以继续工作(一种具有双容错能力的全桥式LLC谐振变换器，国家发明专利,专利号:ZL201710475742.3)。但是，为了实现拓扑重构，两个全桥LLC谐振变换器的全波整流副边结构需要调整成不一样的连接，不利于推广到N个交错并联全桥LLC谐振变换器系统中。

发明内容

针对现有的全桥LLC谐振变换器容错运行方案在推广到多模块并联系统中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种低成本实现降额容错运行能力增强的交错并联LLC谐振变换器。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种降额容错运行能力增强的交错并联LLC谐振变换器，包括：N个并联的全桥LLC谐振变换器和用于增强降额容错运行能力的额外开关；所述N个并联的全桥LLC谐振变换器的原边共用一个输入电源，副边共用一个输出负载；所述N个并联的全桥LLC谐振变换器的副边绕组侧共设置有N(N-1)/2个额外开关，每个所述额外开关的两端分别连接于两个不同全桥LLC谐振变换器副边绕组的一端，以实现任意两个全桥LLC谐振变换器副边绕组的互连。

在一较佳实施例中：所述额外开关为继电器或双向半导体开关器件。

在一较佳实施例中：第2个全桥LLC谐振变换器副边绕组的异名端通过一个额外开关连接于第1个全桥LLC谐振变换器副边绕组的同名端，第3个全桥LLC谐振变换器副边绕组的异名端通过两个额外开关分别连接于第1个和第2个全桥LLC谐振变换器副边绕组的同名端，……，第N个全桥LLC谐振变换器副边绕组的异名端通过N-1个额外开关分别连接于第1个至第N-1个全桥LLC谐振变换器副边绕组的同名端。