[发明专利]一种应用于双向CLLC谐振变换器的同步整流电路及控制策略

说明书

本发明涉及DC/DC变换器领域，旨在提供一种应用于双向CLLC谐振变换器的同步整流电路及控制策略。该电路包括原边桥、副边桥和CLLC谐振腔；在CLLC谐振腔的副边谐振电感Lrs磁芯上缠绕一个检测线圈，检测线圈的输出端、积分器和比较器依次相连；比较器的输出端与所述双向CLLC谐振变换器的控制器相连。本发明通过谐振电感电压间接地实现对谐振电流的检测，具有适用范围广、抗干扰性好的特点。无需添加额外的电流检测元件，不会带来额外的损耗，且具有更小的体积和更低的成本。本发明可较快速地检测谐振腔副边电流，进而在多种工况下均可实现较好的同步整流效果，提高变换器在多种工作状态下的变换效率。

技术领域

本发明涉及一种应用于双向CLLC谐振变换器的同步整流控制策略，涉及双向CLLC谐振变换器的运行控制，属于DC/DC变换器领域。

背景技术

近年来，新能源发电、分布式发电、电网的调频服务和微型电网技术的迅速发展对储能设备提出了巨大的需求。通过添加储能设备，可以有效地平抑大规模新能源发电接入电网给电网带来的波动，从而提高电力系统的安全性、经济型以及灵活性。而在电力系统中，储能设备具有“源”、“荷”双重属性，需要同时具备吸收和发出电能的能力，因此，连接储能设备和电网的变换器同样需要实现能量的双向流动。目前双向隔离式 DC/DC变换器拓扑主要可分为双有源桥(DAB)变换器和CLLC谐振变换器两种。其中CLLC变换器具有关断电流小、工作环流小、易于实现软开关等特点，可以在实现高开关频率的同时达到较高的工作效率，从而兼具高效率和高功率密度的优点。在传统的 CLLC谐振变换器中，原边桥处于开关状态生成占空比为50％的高频方波电压，而副边桥不加驱动信号，利用其体二极管进行整流。但由于MOSFET的体二极管往往具有比较高的导通压降，变换器在副边将产生比较高的导通损耗，降低了变换器的效率。采用同步整流策略，在二极管通流时开启沟道，将原本从体二极管通过的电流转移到沟道中来，可以有效降低导通压降，从而减小整流侧的导通损耗，进而实现更高的效率。但与传统的PWM DC/DC变换器不同，谐振变换器中副边整流管的导通时刻与变换器原边驱动信号之间缺乏明确的对应关系，导致同步整流驱动信号生成困难，往往需要添加额外的策略实现同步整流信号的生成。

对于谐振变换器，传统的同步整流策略可分为电流检测型、电压检测型和理论计算型三类。电流检测型策略主要通过互感器、罗氏线圈、霍尔元件等电流传感器直接检测副边电流，根据其极性确定副边整流管的导通情况，并据此生成同步整流驱动信号。由于电流信号直接反映副边整流管的导通情况，且无需对微小信号进行检测，该方法的适用范围广、抗干扰性好。但是该方案中需要添加额外的电流传感器实现对谐振腔中高频电流的检测，增加了变换器的体积与成本。电压检测型策略主要通过检测MOSFET的漏源极电压来判断电流极性，但在同步整流开启时MOSFET的导通压降往往很小，检测这一电压容易受到寄生参数的影响，造成同步整流管的错误关断，影响同步整流效果。理论计算型策略通过对谐振过程主要通过变换器所处的工作状态来直接计算同步整流管的开通与关断时间，但是需要获知变换器准确的谐振参数，且在动态过程中难以对谐振过程进行准确的计算。

由此可见，CLLC谐振变换器传统的同步整流策略均具有各自的缺陷，限制了其在双向CLLC变换器中的应用。因此，需要对现有的同步整流技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种应用于双向CLLC谐振变换器的同步整流策略。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种应用于双向CLLC谐振变换器的同步整流电路，包括原边桥、副边桥和CLLC谐振腔；在CLLC谐振腔的副边谐振电感Lrs磁芯上缠绕一个检测线圈，检测线圈的输出端、积分器和比较器依次相连；比较器的输出端与所述双向CLLC谐振变换器的控制器相连。