[发明专利]一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑和电路

说明书

本发明公开了一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑和电路，包括全桥LLC变换器单元，全桥LLC变换器单元包括二个结构相同的全桥LLC变换器，全桥LLC变换器包括全桥LLC单元、变压器、全桥整流电路，变压器初级连接全桥LLC单元，次级连接全桥整流电路；第一全桥LLC变换器中的第一变压器次级一端，连接第二全桥LLC变换器中的第二变压器的次级一端；第一全桥LLC单元与第二全桥LLC单元并联连接，第一全桥整流电路的输出与第二全桥整流电路的输出并联连接，通过控制全桥LLC单元中的全桥开关时序，实现控制二个全桥LLC变换器的次级侧输出或工作于并联模式，增大输出电流；或工作在串联模式，提高输出电压，实现恒功率宽输出电压范围要求。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑和电路。

背景技术

DC-DC变换器是实现电气系统电能变换和传输的重要电气设备，广泛应用于电力电子技术领域、通信电源领域、LED照明电源领域和一些实验电源等领域。在新能源汽车充电领域，由于电池技术形态型号等不同，再加上不同类型车辆的功率和体积不同等因素导致新能源汽车电池组的电压和容量各不相同，目前市场上现有新能源汽车电池组电压从200-1000V不等，未来可能有更多电压种类的新能源汽车出现，需要在不同输出电压时都能输出相同的功率以满足大功率快充的需求。

为了满足宽输出电压范围和恒功率的要求，现有技术方案采用的DC-DC变换器拓扑，基本都为增加额外的电子开关（继电器、半导体开关管等）以及逻辑控制电路，通过不同组合的开关切换实现输出电压的宽范围，有通过开关切换改变多绕组变压器初级或次级绕组的串并联，也有通过开关切换改变多路输出的串并联、还有通过开关切换利用二极管倍压整流原理实现输出电压的宽范围。

这些技术虽然能够实现恒功率宽范围的电压输出，但是增加了额外的器件和成本，同时增加了设备的体积，另外切换复杂、切换时间长，需要停机较长时间实现切换，而且在并联段串联段的过载保护还需要考虑这些器件应力，切换过电压浪涌抑制，特别是在更大功率需求时该类问题更为突出，严重影响实际实用，随着市场竞争越来越激烈，将不能满足需求。

因此，如何实现DC-DC变换器的恒功率宽输出电压范围要求，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑和电路，采用二个结构相同的全桥LLC变换器，将第一全桥LLC变换器中的第一变压器次级一端，连接第二全桥LLC变换器中的第二变压器的次级一端，通过控制全桥LLC变换器中全桥LLC单元的开关时序，控制二个全桥LLC变换器的次级侧输出或工作于并联模式，增大输出电流；或工作在串联模式，提高输出电压，实现恒功率宽输出电压范围要求。

第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，包括全桥LLC变换器单元Ⅰ，全桥LLC变换器单元Ⅰ包括二个结构相同的全桥LLC变换器，全桥LLC变换器包括全桥LLC单元、变压器、全桥整流电路，变压器初级连接全桥LLC单元，次级连接全桥整流电路；第一全桥LLC变换器中的第一变压器次级一端，连接第二全桥LLC变换器中的第二变压器的次级一端；第一全桥LLC单元与第二全桥LLC单元并联连接，第一全桥整流电路的输出与第二全桥整流电路的输出并联连接。

本发明进一步设置为：全桥LLC单元包括全桥开关单元和LLC单元，全桥开关单元的输入端连接直流输入，其输出端连接LLC单元的输入，LLC单元的输出连接变压器初级；LLC单元包括二个电感和一个电容，电容的一端连接全桥开关单元的一个输出端，电容的另一端连接第一电感的一端，第一电感的另一端连接第二电感的一端，第二电感的另一端连接全桥开关单元的另一个输出端，第二电感的两端用于并联变压器初级。

本发明进一步设置为：第一全桥LLC变换器中的第一变压器次级一端，通过开关单元连接第二全桥LLC变换器中的第二变压器的次级一端。