[发明专利]一种宽范围LLC谐振变换器拓扑及其控制方法

权利要求书

1.一种宽范围LLC谐振变换器拓扑，其特征在于，包括依次连接的直流电压源、原边电路、电能变换腔、变压器、副边电路和负载；

所述电能变换腔包括与原边电路输出端连接的第一电感，以及与所述第一电感依次连接的第一电容和第二电感，所述第二电感远离所述电能变换腔的一端连接原边电路输入端；所述第一电容上并联有有源变感模块，所述有源变感模块包括两个串联对顶连接的第一开关管和第二开关管，以及与所述第二开关管串联的第三电感。

2.如权利要求1所述的一种宽范围LLC谐振变换器拓扑，其特征在于，所述直流电压源上并联有第二电容。

3.如权利要求1所述的一种宽范围LLC谐振变换器拓扑，其特征在于，所述原边电路包括直流电压源，以及与所述直流电源连接的桥臂电路；所述桥臂电路为全桥电路或半桥电路。

4.如权利要求3所述的一种宽范围LLC谐振变换器拓扑，其特征在于，所述第一电感远离所述第一电容的一端，连接到所述第三开关管和所述第四开关管之间；所述二电感远离所述第一电容的一端，连接到所述第五开关管和所述第六开关管之间。

5.如权利要求1所述的一种宽范围LLC谐振变换器拓扑，其特征在于，所述负载上并联有第三电容。

6.如权利要求1所述的一种宽范围LLC谐振变换器拓扑，其特征在于，所述副边电路包括负载，以及与负载连接的桥臂电路；所述桥臂电路为全桥电路或半桥电路。

7.如权利要求6所述的一种宽范围LLC谐振变换器拓扑，其特征在于，所述变压器的一端连接到所述第七开关管和所述第八开关管之间，另一端连接到所述第九开关管和所述第十开关管之间。

8.如权利要求1所述的一种宽范围LLC谐振变换器拓扑，其特征在于，所述有源变感模块中通过控制移相角改变总体对外电容值的方式为：圆周率的二倍与移相角的二倍求差后，再与移相角二倍的正弦值求和，得到被除数，圆周率的三次方、开关频率的三次方和有源变感模块电感值三者乘积的四倍为除数，根据得到的被除数和除数得到商，所述第一电容的电容值减去商后得到有源变感模块的总体对外电容值。

9.一种宽范围LLC谐振变换器拓扑控制方法，其特征在于，采用了如权利要求1-8任一项所述的宽范围LLC谐振变换器拓扑，包括：

采用第一控制策略，包括:对第一电容的电压进行采样，进行电压的过零点检测；将采集到的电压数据转换成数字信号，对得到的数字信号进行信号延时、信号复位和闭环调节处理，处理后的数字信号用于控制有源变感模块中的第一开关管和第二开关管，利用移相来动态调节输出电压；第三开关管和第六开关管的开关信号保持同步，第四开关管和第五开关管的开关信号保持同步，第三开关管和第四开关管的开关信号保持互补；第一开关管和第二开关管，与第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管的开关频率相同；

或，对原边电路的输出电流进行采样，进行电流的过零点检测，此时，电流延迟提前四分之一个工作或者控制周期；

或，采用第二控制策略，包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管的驱动信号均通过控制算法给出，增加一个控制自由度。

10.如权利要求9所述的一种宽范围LLC谐振变换器拓扑控制方法，其特征在于，至少包括第一开关模态、第二开关模态、第三开关模态和第四开关模态；

第一开关模态是在第一预设时刻和第二预设时刻内完成，第三开关管和第六开关管导通，电流经过第三开关管、第四开关管、第一电感、第一电容、第二电感、变压器、副边电路和第三电容，最终向负载供电；

第二开关模态是在第二预设时刻和第三预设时刻内完成，在第二预设时刻，第一开关管开关闭合，有源变感模块开始工作，有源变感模块内部电流经过第三电感、第二开关管中的体二极管和第一开关管；电流先由零增大然后开始减小，同时第三电感两端的电压经历由负变正的过程；

第三开关模态是在第三预设时刻和第四预设时刻内完成，在第三预设时刻，第三开关管和第四开关管同时关闭，第三开关管中的电容和第六开关管中的电容进行充电，第四开关管中的电容和第五开关管中的电容进行放电；电流通过第三开关管和第四开关管的体二极管进行续流，此时第四开关管和第五开关管两端的电压为零；延续上一模态的工作，第三电感两端的电压上升，第三电感上的电流反向下降，直至降为零后，第三电感两端的电压消失；

第四开关模态是在第四预设时刻和第五预设时刻内完成，电流实现换向；在第四预设时刻，第四开关管和第五开关管实现零电压导通；有第三电感两端的电压保持为零，第三电感上的电流为零；在第五预设时刻，第一开关管实现零电流关断。