[实用新型]一种DC/DC变换器LLC拓扑结构

说明书

本发明涉及一种充电桩/充电装置变换器拓扑结构。一种DC/DC变换器LLC拓扑结构，包括开关网络、谐振网络以及整流网络，所述开关网络由两组电桥开关串联构成，每组电桥开关各由标准的三组H桥电路并联构成开关子网络然后串联组成所述开关网络，其中每组电桥开关的输出连接构成谐振网络的一组变压器的初级线圈，所述每组变压器的副边和每个初级线圈对应设有2个次级线圈，所述每组变压器的三个次级线圈采用星型接法，其输出分别接入整流子网络。本发明LLC拓扑结构适用于大功率、宽电压、恒功率输出，其特点是输出恒功率连续、输出无切换动作，提高了产品安全可靠性能。

技术领域

本发明涉及一种充电桩/充电装置变换器拓扑结构。

背景技术

根据充电桩行业市场需求，直流充电桩正朝着大功率(30kW及以上)、宽电压、恒功率输出(200V～1000V恒功率输出)的方向演进。市场上很多厂家都在使用LLC拓扑结构的电路，但传统的LLC方案无法实现宽电压恒功率输出。一些改进形式的LLC方案使用了2路LLC的结构，并通过继电器实现这2路LLC输出的串联模式(300～500低压区间恒功率)或并联模式(500～750高压区间恒功率)，进而实现宽电压恒功率输出。这种方案有明显的缺点，一是继电器属于机械元件，其使用寿命有限；二是在继电器切换时刻，输出功率断续，客户体验性差。基于上述背景和市场需求，如何提出一种适用于大功率、宽电压、恒功率输出且输出恒功率连续、可靠性高的LLC拓扑结构，成为本领域技术人员研究的热点。

中国发明专利20161097663.8公开了一种双变压器串并联结构全桥LC谐振交换器，包括主电路和控制模块，主电路包括依次连接的输入直流源、全桥开关网络、LC振网络、副边整流滤波电路和电池组负载所述控制模块包括输出电压采样电路、输出电流采样电路、反馈调节电路控制芯片、驱动电路本发明的全桥LC振变换器采用双变换器串并联结构，两变压器初级绕组串联连接，流过初级绕组的电流相同，能实现副边电流的自动均衡，减少初级绕组的匝数，次级并联可以减小副边绕组和整流二极管的电流应力，双变压器串并联结构有利于减小磁芯体积，分散热点，便于热管理，适用于中大功率电动汽车充电机的场合。该全桥LC谐振交换器是一个单LLC拓扑结构，输出功率上限低于10kW。而目前充电桩市场的产品，15kW基本处在淘汰的边缘，20kW是主流，30kW以上是新竞争点。另外，该专利的输出整流使用的是全桥整流并联输出方式，很难实现宽恒功率范围输出，比如300～1000V恒功率输出，因为LLC是变频控制，频率在大范围内变化，对所有功率器件的选型来说都是难点。

中国发明专利201910748743.X提出了一种充电模块、直流充电桩及直流充电桩的控制方法，该充电模块包括整流模块、C振模块和波模块：其中，利用整流模块控制C振模块的输入直流电压稳定，且谐振模块采用固定开关频率控制方式，因此C振模块的输出电压固定或变化范围较小，使得LC谱振模块中的谐振电感和变压器得到优化，从而降低了C振电路中谐振电感和变压器的设计难度，并采用斩波模块调整LLC谐振模块的输出电压范围，最终使充电模块的输出电压范围较宽，由于LLC谐振模块采用固定开关频率的开环一控制方式控制，所以可以将该固定的开关频率设定在C诺振模块的诺振频率附近，从而提高C振模块的转换效率。该专利明确说明其LLC工作在固定频率模式下，换句话说是个开环拓扑，输出电压恒定。而最终实现输出电压可调功能是通过后级斩波模块实现的。这个斩波模块连同最后的L、C，实际上就是个Buck电路。该专利使用LLC+斩波模块，共2级拓扑实现输出可调功能，其效率并不高。另外，Buck电路是个降压型拓扑，所以前级LLC输出电压一定要比负载所需的最高电压还要高，因为前级LLC是定频开环控制，输出不可调，当负载所需电压为最低电压是，Buck电路的输入输出电压差值极大，其效率会进一步降低。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种适用于大功率、宽电压、恒功率输出的LLC拓扑结构。其特点是输出恒功率连续(输出无切换动作)、可靠性高。

本发明采用的技术方案：