CN103532393B - Llc平衡 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LLC平衡。一种转换器布置（C.5、C.7、C.8、C.9、C.11、C.12），其具有至少两个单个LLC转换器（L）、每单个LLC转换器（L）的脉冲发生器（2）、和输出控制器（11），其中每个脉冲发生器（2）都被配置为将开关脉冲供给至一个单个LLC转换器（L），并且该输出控制器（11）被配置为使用开关频率控制和/或相移控制，以控制该脉冲发生器（2），该转换器布置（C.5、C.7、C.8、C.9、C.11、C.12）包括负载平衡控制（7.5、7.7、7.8、7.9、7.11、7.12），用于克服转换器布置（C.5、C.7、C.8、C.9、C.11、C.12）的不平衡负载。

Description

LLC平衡
技术领域
本发明涉及转换器布置，该布置包括至少两个单个LLC转换器、每个单个LLC转换器一个脉冲发生器，其中每个脉冲发生器都被配置为将开关脉冲供给至一个单个LLC转换器，并且输出控制器被配置为使用开关频率控制和/或相移控制以控制脉冲发生器。此外，本发明涉及用于操作所述转换器布置的方法。
背景技术
LLC谐振转换器越来越多地用于现代电源设计，由于它们在适度的（moderate）电路以高效率工作的能力和控制复杂性。此外，交织（interleaving）方法、即组合多个单个LLC谐振转换器（特别是并联连接）通常用于现代电源设计中，以增加每个单位最大输出功率、以分散功率损耗、以在轻负载操作中应用切相（phase shedding）并且以减少输入和输出滤波器的尺寸。诸如有效电流共享控制的附加措施通常是交织转换器所需的，以在单个转换器间平衡负载。使用并联连接的LLC转换器也需要负载平衡，尤其是如果基于经济和实践事物给出该谐振电路元件的标准部件值精确度（component value precision）（例如±5%）。不幸地，使用根据交织PWM转换器公知的共同有效电流共享方法对于并联连接的谐振转换器和/或LLC转换器具有一些主要缺点：平行的转换器的开关频率会彼此接近，但是不会完全相同，导致拍频效应（beat frequency effect），这可能对EMI技术要求非常关键并且因此提供广泛的滤波。同样地，所期望的交织开关转换器的电流波纹消除效应将不会生效，再次使得更大的滤波器是必需的。由那些问题的促动，已经提出为交织LLC转换器实现负载平衡的数个变通方法（workarounds）（例如，在US 20090231887中），但是这些方法与原始LLC转换器的性能相比，全部都有减少最终得到的LLC转换器布置的可靠性和实用性的缺点。
发明内容
本发明的目的是创造属于最初提到的技术领域的转换器布置，也就是说其能够克服不同的单个LLC转换器的不平衡负载，而维持该转换器布置的良好的可靠性、实用性和效率。
本发明的解决方案由权利要求1的特征指定。根据本发明，转换器布置，包括
· 至少两个单个LLC转换器，
· 每个单个LCC转换器一个脉冲发生器，其中每个脉冲发生器都被配置为将开关脉冲供给至一个单个LLC转换器，以及
· 输出控制器，其被配置为使用开关频率控制和/或相移控制，以控制该脉冲发生器，
该转换器布置包括负载平衡控制，用于控制该转换器布置的负载平衡。
在典型的实施例中，该转换器布置是LLC转换器布置。在优选的实施例中，每个单个LLC转换器都优选包括四个开关。在进一步优选的实施例中，该转换器布置包括输入电容器和输出电容器。该负载平衡控制优选地是有源负载平衡控制。
这种转换器布置具有优点：能够以可靠且便利的方式克服不同的单个LLC转换器的不平衡负载。
可以以各种方式来完成LLC转换器的电源。例如通过把它们直接连接至诸如AC或DC线之类的外部电源，或者通过提供外馈功率源并且将每个LLC转换器连接至那个功率源。
在本发明的优选的实施例中，然而转换器布置包括每LLC转换器源转换器。源转换器是诸如PFC升压转换器之类的功率源转换器。每个源转换器都被连接至恰好一个LLC转换器的输入，以将功率（例如供给电压）供给至那个LLC转换器。每个电源转换器被配置为由共同功率源馈。该功率源可以是DC功率源、AC功率源或者AC/DC组合功率源。源转换器被优选地配置为在它们的输入接收电压，这意指共同功率源优选地是电压源。为了平衡LLC转换器的负载，负载平衡控制被配置为平衡源转换器的输入功率。
该配置不仅仅能够实现LLC转换器之间的高效和精确的负载平衡。
源转换器的输入功率平衡一般可以通过控制输入电压、输入电流或同时控制两者来实现。由于每个源转换器都被连接至相同的电压源，所以输入电压针对每个源转换器都是相同的。如果它们的输入电流是相同的，那么它们的输入功率因此将是相同的。在另一优选的实施例中，负载平衡控制因此包括每源转换器电流调节器，以通过平衡源转换器的输入电流，来平衡源转换器的输入功率。根据能量守恒定律，如果源转换器的输入功率是相同的或者至少类似的，那么源转换器的输出功率是相同的或者至少类似的（假设源转换器的转换效率是相同的或者至少类似的）。
每个电流调节器都通过将它的实际输入电流与参考电流相比较，并且匹配该输入电流至参考电流，来控制特定源转换器的输入电流。参考电流针对每个电流调节器是相同的，或者换句话说，它是共同参考电流。
该负载平衡的优点是：它需要仅仅一个单个参考电流的生成，这导致了简单的设计以及低生产成本。此外，恰好一个单个参考电流的要求对于该平衡控制的功能原理是固有的。或者换句话说，该平衡控制不会与超过一个参考电流一起工作，因为源转换器的输出功率仅仅在确保在相同的输入电压的情况下它们的输入电流是相同的时被平衡。但是具有不同的参考电流以及与其在一起的源转换器的不同输入电流将不会导致相同的输出电压。因此，共同参考电流是实现平衡LLC输出电流的该实施例的关键功能。
参考电流可以由外部电流源提供。但是为了平衡LLC负载，转换器布置优选地包括电压控制器，用于生成参考电流。该单个电压控制器从而基于源转换器中的至少一个的输出电压来生成参考电流。优选地，考虑每个单个源转换器的输出电压，用于生成参考电流。优选地通过执行单个或多个源转换器输出电压与合适的参考电压的比较，并且通过接着基于比较的结果来生成参考电流，参考电流生成被完成。
上面提到的输入电容器是所谓的DC链路电容的一部分，其被理解为由连接至各自的溃LLC转换器的DC链路总线电压的所有电容形成的电容。当将源转换器的功率输出馈至各自的LLC转换器的输入时，该DC链路电容用作功率缓冲器。在源转换器的输出功率与各自的LLC转换器不匹配的情况下，功率差被馈至DC链路电容，或者从其中被引出，从而增加或减少各自的DC链路电压。因此，在LLC输出电流不平衡的情况下，LLC输出功率也是如此，因为电流输出被链接至共同输出电压总线。由于能量守恒原理，LLC转换器的输入功率也是不平衡的，即，根据不平衡的输出功率（假设LLC转换器的转换效率相同或者至少类似）。因为源转换器用相同的功率馈DC链路，所以针对比其它LLC转换器引更少功率的那些LLC转换器，DC链路电压将增加，而针对比其它LLC转换器引更多功率的那些LLC转换器，DC链路电压将减少（假设转换器布置的总的输入和输出功率被匹配）。该动态过程的速度由LLC转换器之间的功率失配、DC链路电压水平和DC链路电容的量给出。过程将继续，直到达到稳定状态，在所述稳定状态下，LLC转换器引相等或至少类似的输入功率，并且供给相等或至少类似的输出功率至输出电压总线，从而用相等或至少类似地平均值来馈匹配的输出电流。
在下面，描述了具有交织LLC转换器和负载平衡控制的转换器布置的其它优选地实施例。应该注意的是，下面的负载平衡技术可以被附加地应用于上面所述的负载平衡技术（通过平衡源转换器的输入功率来平衡LLC负载），或者独立于其，这意指代替其。此外，下面所述的实施例可以被彼此分离地使用，或者也可以与其它实施例中的一个或多个组合使用。
在本发明的优选实施例中，该负载平衡控制包括每单个LLC转换器一个输入。这具有优点：从每个单个LLC转换器，能够将信息分离地且单独地供给至该负载平衡控制。在特别地优选实施例中，该负载平衡控制包括每单个LLC转换器恰好一个输入。这具有优点：将该转换器布置中的端口和/或接线的数目最小化，并且因此该转换器布置可比较地简单。然而，平衡控制也能够包括每单个LLC转换器多于一个输入，例如在每个单个LLC转换器的不同点测量的电变量，或者甚至包括每单个LLC转换器少于一个输入，例如一个输入用于在一起的两个或三个LLC转换器。
在优选实施例中，该负载平衡控制包括每单个LLC转换器一个输出量。这具有优点：每个单个LLC能够关于其平衡被分离地控制。这具有优点：将该转换器布置中的端口和/或接线的数目最小化，并且因此该转换器布置可比较地简单。然而，该平衡控制也能够包括每单个LLC转换器超过一个输出，例如用于影响在不同位置的每个单个LLC转换器的行为的不同的电变量，或者甚至包括每单个LLC转换器少于一个输出，例如一个输出用于在一起的两个或三个LLC转换器。
在优选的实施例中，该负载平衡控制被配置为使用单个LLC转换器的输出电流作为输入变量。这是有利的，因为例如在输出电流幅度和相移的范围，该输出电流对于确定该转换器布置的负载失配是理想的。然而，也可能的是，该负载平衡控制使用像其它电流和/或电压（诸如，在每个单个LLC转换器内的不同点测量的电流和/或电压）一样的单个LLC转换器的其它信息作为输入变量。
在典型的实施例中，该负载平衡控制被配置为针对每个脉冲发生器都确定特定的相位信息，并且也优选地被配置为将这个特定的相位信息供给至每个脉冲发生器。这种相位信息具有优点：例如其能够被用于将相移引入每个单个LLC转换器的四个开关中两个的开关，优选地将相移引入每个单个LLC转换器的两个对角开关的开关。然而，该负载平衡控制也能够被配置为将其它类型信息供给至脉冲发生器或者将其它类型信息另外供给至转换器布置的其它部件。
在优选的实施例中，该负载平衡控制被配置为将单个LLC转换器的输出电流彼此比较。这具有优点：负载平衡控制的相应动作能够基于全部单个LLC转换器的行为的比较。然而，也可能的是，该负载平衡控制被配置为将与转换器布置和/或单个LLC转换器的行为有关的其它变量彼比较，如在该转换器布置内其它位置抽头（tapped）的电流或电压。
在特别优选的实施例中，该负载平衡控制被配置为通过将更多相移应用至比另一个单个LLC转换器负载更多的单个LLC转换器，和/或通过将较少的相移应用至比另一个单个LLC转换器负载更少的单个LLC转换器，来平衡单个LLC转换器之间的负载。如果将较多和/或较少相移应用至单个LLC转换器（优选地是每个单个LLC转换器）的两个开关（优选地是两个对角线开关），那么将是特别有利的。将相移引入该LLC转换器中的至少某对开关导致了根据本发明的平衡该转换器布置的负载的可比较地简单但仍然可靠的方式。然而，理论上除了上面所解释的相移配置，也可能存在其它相移配置。在更一般的相移配置中，在单个LLC转换器的至少两个开关（优选地是对角开关）的断开开关事件之间引入相移。可以以任何适当的方式延迟每个开关的导通开关事件（turn-on switching events）。在特别优选实施例中，该负载平衡控制被配置为以这样的方式实行所述相移调制，所述这样的方式是，使用谐振电流依赖的该开关的导通边（turn-on edge）的适应的延迟，例如该开关能够是场效应晶体管。
在优选实施例中，该转换器布置包括多链路输入源，其包括每单个LLC转换器一个DC电压链路。多链路输入源的每个DC电压链路都被优选连接至一个单个LLC转换器的输入电压。使用这种多链路输入源具有优点：通过平衡控制能够分离地确定针对每个单个LLC转换器的DC输入电压，并且因此能够通过将适当的DC输入电压应用至所关心的单个LLC转换器来修正该负载失配。然而，也可能使用供给多个DC电压链路的多链路输入源，其中每个电压都用作至两个或更多单个LLC转换器的输入。
在典型的实施例中，该多链路输入源包括Vienna整流器（一般是使用脉宽调制（PWM）的单向三相、三个开关、三级整流器）和/或多个单个（单相和/或单轨）PFC整流器（使用功率因数修正（PFC）的整流器），优选地每单个LLC转换器一个单个PFC整流器，和/或三相Y型整流器（一般由三个单相整功率因数整流系统的星形连接形成）。然而，也可能使用不同类型的输入源，只要其能够供给至少两个不同的DC电压链路，优选地是每单个LLC转换器一个单个DC电压链路。
在优选实施例中，该负载平衡控制被配置为针对多链路输入源的每个DC电压链路来确定特定电压信息，优选地作为来自不同的单个LLC转换器的至平衡控制的输入的函数。这具有优点：由于每个单个LLC转换器的输出电流都传送至针对每个单个LLC转换器的相应DC输入电压，获得对该转换器布置的负载失配的快速直接反应。然而，该负载平衡控制也可能确定不同于至多链路输入源的电压信息的另一个信息，例如仅仅是针对每个单个LLC转换器的布尔值，当需要增加相应电压时该布尔值是真，而当需要减少相应电压时该布尔值是假。
在特别优选的实施例中，该负载平衡控制和/或多链路输入源被配置为通过减少比另一个单个LLC转换器负载更多的单个LLC转换器的输入电压，和/或通过增加比另一个单个LLC转换器负载更少的单个LLC转换器的输入电压，来平衡该单个LLC转换器之间的负载。优选地，通过适配由平衡控制供给至针对每个DC电压链路的多链路输入源的特定电压信息，来减少和/或增加该（多个）输入电压。因为特别容易在平衡控制中执行（例如，作为PI控制器），并且因为这同时导致良好的负载失配修正/负载平衡，平衡控制和/或多链路输入源的这种配置是有利的。然而，只要通过多链路输入源的适当控制获得总体目标（即获得良好负载平衡），该负载平衡控制和/或多链路输入源的其它配置也是可能的。
在优选实施例中，该负载平衡控制被集成在多链路输入源中。然而，该负载平衡控制也能够以这样的方式只连接至多链路输入源，所述这样的方式是，例如通过适当连接，该负载平衡控制和该多链路输入源形成逻辑实体。该部件的物理集成不是绝对必要的。
在有利的实施例中，该负载平衡控制被配置为通过平衡至多链路输入源的数个电压链路的供给功率，来平衡单个LLC转换器之间的负载。这具有优点：允许可比较地简单的负载平衡。
在根据本发明的用于操作转换器布置的方法中，所述转换器布置包括至少两个单个LLC转换器、每单个LLC转换器至少一个脉冲发生器和控制单元、以及优选地输入电容器、输出电容器，其中
· 每个脉冲发生器都将开关脉冲供给至一个单个LLC转换器，并且
· 开关频率控制和/或相移控制被用来控制该脉冲发生器，
该控制单元连续监控单个LLC转换器的负载，并且执行负载平衡常规，优选地是有源负载平衡常规，用于克服该转换器布置的不平衡负载。
这种负载平衡常规的使用具有优点：能够避免该转换器布置的负载失配和/或不稳定和/或低效率操作。
在优选的实施例中，用于操作转换器布置的方法是用于操作LLC转换器布置的方法。在另一优选的实施例中，每个单个LLC转换器都包括四个开关。
在根据本发明的方法的优选的实施例中，每个LLC转换器都由恰好一个源转换器（特别是PFC升压转换器）供给供给电压。然后，执行负载平衡常规包括平衡源转换器的输入功率的步骤。
在另一优选的实施例中，源转换器的输入功率的平衡包括通过将每个源转换器的输入电流与共同参考电流相比较，并且通过匹配每个输入电流至共同参考电流，来平衡每个源转换器的输入电流。
在另一个优选的实施例中，特别是通过执行至少一个源转换器的输出电压与参考电压的比较，并且通过基于那个比较结果来生成参考电流，来基于源转换器的输出电压生成参考电流。
在下面，公开了根据本发明的方法的其它优选的实施例。应该注意的是，这些负载平衡方法只要可能的话可以附加地应用于上面所述的负载平衡方法（通过平衡源转换器的输入功率来平衡LLC负载），或者独立于其，这意指代替它。
在优选实施例中，该负载平衡常规每单个LLC转换器使用一个变量作为输入变量，该变量优选地是单个LLC转换器的输出电流，和/或该负载平衡常规每单个LLC转换器供给一个输出信息。以这种方式起作用的平衡常规的优点是，该平衡常规有可能考虑针对每个单个LLC转换器的性能，并且分离地影响每个单个LLC转换器的性能。然而，也可能的是，该负载平衡常规使用诸如电压的其它变量和/或输入和/或输出，仅用于所选择的单个LLC转换器和/或用于单个LLC转换器的组。
在典型的实施例中，该负载平衡常规优选地通过将该单个LLC转换器的输出电流彼此比较，来针对每个脉冲发生器都确定特定相位信息。优选地，然后该负载平衡常规将这个特定相位信息供给至每个脉冲发生器。这具有优点：每个脉冲发生器都能够分离地对各自的单个LLC转换器的负载作出反应，这导致特别精确的负载平衡。然而，该负载平衡常规的其它配置，例如在单个LLC转换器的组的形成中的共同相位的使用，理论上也是可能的。
在优选的实施例中，该负载平衡常规通过将较多相移应用至比另一个单个LLC转换器负载更多的单个LLC转换器，和/或通过将较少的相移应用至比另一个单个LLC转换器负载更少的单个LLC转换器，来平衡单个LLC转换器之间的负载。如果该负载平衡常规将较多相移应用至比另一个单个LLC转换器负载更多的单个LLC转换器的优选地对角开关（例如MOSFET）对，和/或通过将较少的相移应用至比另一个单个LLC转换器更少负载的单个LLC的优选对角开关（例如MOSFET）对，那么这是特别优选的。
在典型的实施例中，该负载平衡常规通过针对每个单个LLC转换器都确定特定电压信息，并且优选地通过将这个特定电压信息应用至多链路输入源，来平衡该单个LLC转换器之间的负载，其中，该多链路输入源将根据该特定电压信息的独特输入电压供给至每个单个LLC转换器。
在优选实施例中，动态地重新调整单个LLC转换器之间的交织相移。例如，这具有优点：维持输入和输出电流的最佳电流波纹滤除（current ripple cancellations）。
在典型的实施例中，该负载平衡常规通过针对每个单个LLC转换器都确定特定功率信息和/或针对每个单个LLC转换器的电压链路都确定特定功率信息，来平衡该单个LLC转换器之间的负载。这导致负载平衡的简单方式：由于该输出电压对每个单个LLC转换器都相同，如果输入和/或输出功率被平衡，那么输出电流被平衡。
从下面的详细说明和全体权利要求中得到其它有利的实施例和特征的组合。
附图说明
用来解释实施例的图示出了：
图1：通常公知的LLC转换器基本结构，
图2：被应用于单个LLC转换器的基本控制结构的简化方框图，
图3：针对交织LLC转换器的现有技术的控制结构的简化方框图，
图4：针对交织LLC转换器开关模式和波形，而不应用平衡措施，
图5：本发明的第一实施例的简化方框图：为包括负载平衡控制的交织LLC转换器提出的控制结构，
图6：根据所应用的本发明的第一实施例的针对具有平衡常规的交织的LLC转换器的开关模式和波形，
图7：本发明的第二实施例的简化方框图：为包括负载平衡控制的交织的LLC转换器提出的控制结构，
图8：本发明的第三实施例的简化方框图：为包括负载平衡控制的交织的LLC转换器提出的控制结构，
图9：本发明的第四实施例的简化方框图：为包括负载平衡控制的交织的LLC转换器提出的控制结构，并且
图10：根据所应用的本发明的第二实施例的针对具有平衡常规的交织的LLC转换器的开关模式和波形，
图11：本发明的第五实施例的简化方框图：为包括负载平衡控制的交织的LLC转换器提出的控制结构。
图12：本发明的第六实施例的简化方框图：为包括负载平衡控制的交织的LLC转换器提出的控制结构。
图13：本发明的第六实施例的负载平衡控制的方框图。
在附图中，相同的部件被给定相同的参考符号。
具体实施方式
如图1中所示，本发明是基于该LLC转换器L的通常公知的结构。该LLC转换器L包括谐振电路1、包括四个开关S1、S2、S3和S4的逆变器和整流器3。该LLC转换器L与输入电容4和输出电容5组合。该整流器能够具有全波或者中心抽头的类型，为了同步整流的目的，该整流器由二极管或者由MOSFET实现。该谐振电路1元件LS,LP||X,CS的布置顺序是任意的，它们也能够被分为共计是初始值的几个子元件。该逆变器被示为完整桥式类型的；这个配置是图5和6中可视化的本发明的实施例和方法所必需的。然而，在诸如图7、8、9和10中可视化的本发明的实施例和方法的某些情况下，该逆变器可以是完整桥式类型，或者是半桥式类型。
图2示出单个LLC转换器L和包括输出控制器11和脉冲发生器2的相应控制结构6.2的简化方框图，该控制结构6.2用于命令该单个LLC转换器L的开关S1、S2、S3和S4（图2中没有明确示出）。在这个设置中，该LLC转换器L使用通常公知的输出控制方法，即控制该输出电压Vout或者该输出电流Iout。该输出控制器11将所测量的输出电压Vout或者输出电流Iout的量与所期望的设置值相比较，并且通过适当控制脉冲发生器2来使用开关频率（fs）控制和/或相移（φ）控制以实现该设置值。
基于图2中所示的单个LLC结构，图3中示出针对两个交织LLC转换器L的情况的交织LLC转换器L的现有技术结构。该相应控制结构6.3包括每单个LLC转换器L一个脉冲发生器2。平行的LLC转换器L的数目能够是两个或更多，而在该两个或更多LLC转换器L的开关模式之间应用适当的相移。在两个转换器的情况下，在下面被标为交织相移的两个LLC转换器L的开关模式之间的相移应该为大约90°，这必须由每个LLC转换器L的脉冲发生器2之间的适当同步实现。
图4示出在两个交织LLC转换器L的情况下的开关模式和波形，所述两个交织LLC转换器L具有90°交织相移和两个LLC转换器L的电路元件值之间的示例失配。尽管在可以经济且实际地实现的方面，该失配不高，但是如由A.iout﹤﹤ B.iout的事实能够看出，在该LLC转换器L之间的负载非常不平衡。
图5现在示出根据本发明的转换器布置C.5的第一实施例，其目的是克服图4中所示的在部件值失配的不平衡负载。将有源负载平衡控制7.5添加至该控制结构6.5。其输入是单个转换器的所测量的输出电流（这里是：iout_A和iout_B）。该负载平衡控制7.5将该单个输出电流彼此比较，并且采取行动以便通过将较多相移（这里是：φA resp. φB）应用至比另一个负载了更多的该单个LLC转换器L，或者通过将较少相移应用至比另一个负载了更少的单个LLC转换器L，或者通过组合两个行动，来平衡该单个LLC转换器L之间的负载。“将较多相移应用至该转换器”将被理解为“在开关S1和S4（或者该开关S2和S3）之间增加开关延迟，至少在各自的单个LLC转换器L的开关S1和S4（或者S2和S3）的断开开关事件之间”，而“应用较少相移”将被理解为“减少开关S1和S4（或者该开关S2和S3）之间的开关延迟，至少在各自的单个LLC转换器L的开关S1和S4（或者S2和S3）的断开开关事件之间”。在具有超过两个单个LLC转换器L的转换器布置中（图5中未示出这个情况），该负载平衡控制7.5会将该单个输出电流彼此比较，并且采取行动以便通过将较多相移（这里是：φA resp. φB）应用至比其它负载了更多的该单个LLC转换器L，或者通过将较少相移应用至比其它负载了更少的单个LLC转换器L，或者通过组合两个行动，来平衡该单个LLC转换器L之间的负载。当更改被应用至单个LLC转换器L的相移时，可以便于重新调整该交织相移，以便维持例如输入和输出电流的最好电流波纹消除。
图6示出当在图4中已经使用的部件值失配例子的情况下应用如图5中所示的针对第一实施例的负载平衡常规特性时的开关模式和波形。能够看出的是，在单个LLC转换器"LLC B "的对角开关S1和S4之间应用开关延迟。如通过看在图6的底部处的电流A.iout和B.iout能够看出，这个开关延迟或者相移导致了相当大的负载平衡。
图7示出本发明的第二实施例。这里所示的转换器布置包括多链路输入源8.7和至这个多链路输入源8.7的控制链路9。该多链路输入源8.7的特征在于，其提供两个DC电压链路，并且该链路中的每个都连接至一个单个LLC转换器L的输入电压（这里是：Vin_A和Vin_B）。此外，需要的是，通过使用控制链路9能够在适当的范围内调整由多链路输入源8.7供给的输入电压。在两个交织单个LLC转换器L的情况下，用于可应用多链路输入源的例子是Vienna整流器，或者在任意数目的交织单个LLC转换器L的情况下，用于可应用多链路输入源的例子是多个单个（单相和/或单轨（single rail））PFC整流器，或者用于可应用多链路输入源的例子是促进针对单个LLC转换器L的三个（或者三个的倍数）独立可调整输入电压的三相Y型整流器。在图7中，示出Vienna整流器被连接至三相交变电网（alternatingmains）的解决方法。如在图5中所示的实施例中，将有源负载平衡控制7.7添加至该转换器布置。然而，与图5中所示的该有源负载平衡控制7.5相反，它没有被示为控制结构6.7的集成部件，而是被示为转换器布置的独立部分。也就是说，然而，也有可能将该有源负载平衡控制7.7集成至该控制结构6.7中。有源负载平衡控制7.7的输入是该单个LLC转换器L的所测量的输出电流（这里是：iout_A和iout_B）。该负载平衡控制7.7将该单个输出电流彼此比较，并且采取行动以便通过减少比另一个负载更多的该单个LLC转换器L的输入电压，或者通过增加比另一个负载更少的单个LLC转换器L的输入电压，或者通过组合两个行动，来平衡该单个LLC转换器之间的负载。在具有超过两个单个LLC转换器L的转换器布置中（图7中未示出这个情况），该负载平衡控制7.7会将该单个输出电流彼此比较，并且将采取行动以便通过减少比其它负载更多的该单个LLC转换器L的输入电压，或者通过增加比其它负载更少的单个LLC转换器L的输入电压，或者通过组合两个行动，来平衡该单个LLC转换器之间的负载。
图8和9分别示出本发明的第三和第四实施例。在图8中，使用包括两个单个PFC整流器10的多链路电源8.8。每个PFC整流器10都将输入电压供给至该转换器布置C.8的一个单个LLC转换器L。图9中所示的实施例使用三相Y型整流器来将三个输入电压供给至包括三个单个LLC转换器L的转换器布置C.9。
图10示出当在图4中已经使用的部件值失配例子的情况下应用如图7中所示的针对第二实施例的负载平衡常规特性时的开关模式和波形。如能够在图10的底部处看出，这个负载平衡常规的应用导致由均匀化波形的电流A.iout和B.iout可视化的相当大的负载平衡。
图11示出本发明的第五实施例。该转换器布置C.11包括多链路输入源8.11和负载平衡控制7.11。该负载平衡控制7.11位于该多链路输入源8.11内，即它被集成在该多链路输入源8.11中。该负载平衡控制7.11具有功率平衡配置。通过平衡至两个输入电压链路的电源，该两个单个LLC转换器L的输出功率也被平衡。因为该输出电压对于每个单个LLC转换器是相同的，所以随着该输出功率被平衡，该几个输出电流被平衡。
图12示出了本发明的第六实施例。转换器布置C.12包括两个交织LLC转换器LLCA和LLC B以及作为源转换器8.12的两个PFC-升压（PFC-boost）转换器，每个PFC-升压转换器都针对每个LLC转换器。两个源转换器8.12都被并联连接到相同的电压源Vsrc。转换器布置C.12进一步包括负载平衡控制，其向每个源转换器8.12都提供控制信号dA、dB，使得源转换器8.12的输入电流isrc_A和isrc_B匹配参考电流。
一般，源转换器的输入功率由输入电压和输入电流的乘积给出。在被连接到AC线的PFC-升压转换器的情况下，每个源转换器的输入功率Pinsrcx由
计算，其中Vsrc是输入电压，isrcx是x号转换器的输入电流，而“AC-Period”标出AC线信号的周期。
负载平衡控制7.12包括电压控制器13，所述电压控制器13接收源转换器的输出电压Vin_A、Vin_B作为输入信号，并且基于输出电压Vin_A、Vin_B以及参考电压（未示出）来生成参考电流iref，其中参考电压内部生成或者被馈到电压控制器13。通过将输出电压Vin_A、Vin_B与参考电压相比较，并且基于比较的结果来生成参考电流iref，参考电流iref被生成。负载平衡控制7.12进一步包括两个电流调节器12.1、12.2，其都接收参考电流iref，并且分别接收电流isrc_A和isrc_B中的一个。通过测量输入电流isrc_A和isrc_B、将输入电流isrc_A和isrc_B与参考电流iref相比较、基于比较的结果来生成针对每个源转换器8.12的控制信号dA、dB、以及将控制信号dA、dB提供至各自的源转换器8.12，电流调节器12.1、12.2调节输入电流isrc_A和isrc_B。
如果电流调节器12.1、12.2 在速度和精度方面正充分地工作，那么输入电流isrc_A和isrc_B是相同的（或者至少类似的），并且都匹配参考电流iref。并且因此源转换器8.12的输入功率也是相同的（或者至少类似的）。
源转换器8.12的输出功率被馈到各自的LLC转换器（L）的功率输入。从源转换器8.12到相应的LLC转换器（L）的每个DC链路的DC链路电容从而执行为功率缓冲器，所述DC链路电容包括输入电容4以及连接至DC链路的每个其它电容。在LLC转换器（L）的输出电流iout_A和iout_B是不平衡的情况下，LLC输出功率Pout_A和Pout_B也是这样，因为电流输出被连接至共同输出电压总线，其可以从下面的等式中看出：
以及
其中，Vout是输出电压总线的电压。根据不平衡的输出电流iout_A和iout_B，LLC转换器（L）的输入功率将是不平衡的。因为两个源转换器都正在用相同的功率馈DC链路，所以DC链路电压将针对比另一个引了更少功率的LLC转换器而增加，并且将针对比另一个引了更多功率的LLC转换器而减少，从而假设匹配了转换器布置的总输入和输出功率。
总之，应当注意的是，本发明不被限制于本节中所述的实施例。保护范围而是由权利要求建立。
附图标记列表
1 谐振电路
2 脉冲发生器
3 整流器
4 输入电容
5 输出电容
6.2、6.3、6.5、6.7、6.8、6.9 控制结构
7.5、7.7、7.8、7.9、7.11、7.12 负载平衡控制
8.7、8.8、8.9、8.11 多链路输入源
8.12 源转换器
9 控制链路
10 PFC整流器
11 输出控制器
12.1、12.2 电流调节器
13 电压控制器
C.5、C.7、C.8、C.9、C.11、C.12 转换器布置
dA, dB 控制信号
L LLC转换器
S1、S2、S3、S4 开关

Claims (23)

1.一种转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11、C.12)，其包括：
a)至少两个单个LLC转换器(L)，
b)每单个LLC转换器(L)的脉冲发生器(2)，其中每个脉冲发生器(2)被配置为将开关脉冲供给至一个单个LLC转换器(L)，以及
c)输出控制器(11)，其被配置为使用开关频率控制和/或相移控制，以控制脉冲发生器(2)，
d)负载平衡控制(7.5、7.7、7.8、7.9、7.11、7.12)，用于控制转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11、C.12)的负载平衡，以及
e)每LLC转换器(L)的源转换器(8.12)，其中每个源转换器(8.12)连接至恰好一个LLC转换器(L)的输入，以供给供给电压(Vin_A、Vin_B)至那个LLC转换器(L)，其中每个源转换器(8.12)被配置为由共同电压源(Vsrc)馈，
其特征在于，负载平衡控制(7.12)被配置为平衡源转换器(8.12)的输入功率并且包括每源转换器(8.12)的电流调节器(12.1、12.2)，用于通过将每个输入电流(isrc_A、isrc_B)与共同参考电流(iref)相比较，并且匹配输入电流(isrc_A、isrc_B)至共同参考电流(iref)，来平衡源转换器(8.12)的输入电流(isrc_A、isrc_B)。
2.根据权利要求1所述的转换器布置(C.12)，其特征在于，负载平衡控制(7.12)包括电压控制器(13)，用于基于源转换器(8.12)中的至少一个的输出电压来生成参考电流(iref)。
3.根据权利要求1所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，负载平衡控制(7.5、7.7、7.8、7.9、7.11)包括每单个LLC转换器(L)一个输入。
4.根据权利要求3所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，负载平衡控制(7.5、7.7、7.8、7.9、7.11)包括每单个LLC转换器(L)一个输出。
5.根据权利要求3所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，负载平衡控制(7.5、7.7、7.8、7.9、7.11)被配置为使用单个LLC转换器(L)的输出电流作为输入变量。
6.根据权利要求3所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，负载平衡控制(7.5、7.7、7.8、7.9、7.11)被配置为针对每个脉冲发生器(2)确定特定相位信息。
7.根据权利要求5所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，负载平衡控制(7.5、7.7、7.8、7.9、7.11)被配置为将单个LLC转换器(L)的输出电流彼此比较。
8.根据权利要求3所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，负载平衡控制(7.5、7.7、7.8、7.9、7.11)被配置为通过将较多相移应用至比另一个单个LLC转换器(L)负载更多的单个LLC转换器(L)，和/或通过将较少相移应用至比另一个单个LLC转换器(L)负载更少的单个LLC转换器(L)，来平衡单个LLC转换器(L)之间的负载。
9.根据权利要求3所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，其包括多链路输入源(8.7、8.8、8.9、8.11)，所述多链路输入源(8.7、8.8、8.9、8.11)包括每单个LLC转换器(L)一个DC电压链路。
10.根据权利要求9所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，多链路输入源(8.7、8.8、8.9、8.11)包括Vienna整流器和/或多个单个PFC整流器和/或三相Y型整流器。
11.根据权利要求9所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，负载平衡控制(7.5、7.7、7.8、7.9、7.11)被配置为针对多链路输入源(8.7、8.8、8.9、8.11)的每个DC电压链路确定特定电压信息。
12.根据权利要求9所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，负载平衡控制(7.5、7.7、7.8、7.9、7.11)被配置为通过减少比另一个单个LLC转换器(L)负载更多的单个LLC转换器(L)的输入电压，和/或通过增加比另一个单个LLC转换器(L)负载更少的单个LLC转换器(L)的输入电压，来平衡单个LLC转换器(L)之间的负载。
13.根据权利要求9所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，负载平衡控制(7.5、7.7、7.8、7.9、7.11)被集成在多链路输入源(8.7、8.8、8.9、8.11)中。
14.根据权利要求9所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11)，其特征在于，负载平衡控制(7.5、7.7、7.8、7.9、7.11)被配置为通过平衡至多链路输入源(8.7、8.8、8.9、8.11)的数个电压链路的供给功率，来平衡单个LLC转换器(L)之间的负载。
15.根据权利要求1所述的转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11、C.12)，其特征在于，所述源转换器(8.12)是PFC升压转换器。
16.一种用于操作转换器布置(C5、C.7、C.8、C.9、C.11、C.12)的方法，所述转换器布置(C5、C.7、C.8、C.9、C.11、C.12)包括至少两个单个LLC转换器(L)、每单个LLC转换器(L)的脉冲发生器(2)和控制单元，其中
a)每个脉冲发生器(2)将开关脉冲供给至一个单个LLC转换器(L)，
b)开关频率控制和/或相移控制被用来控制脉冲发生器(2)，
c)控制单元执行负载平衡常规，用于控制转换器布置(C.5、C.7、C.8、C.9、C.11、C.12)的负载平衡，以及
d)每个LLC转换器(L)由恰好一个源转换器(8.12)供给供给电压(Vin_A、Vin_B)，其特征在于，执行负载平衡常规包括平衡源转换器(8.12)的输入功率以及通过将输入电流(isrc_A、isrc_B)与共同参考电流(iref)相比较并且匹配输入电流(isrc_A、isrc_B)至共同参考电流(iref)，来平衡每个源转换器(8.12)的输入电流(isrc_A、isrc_B)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，通过执行至少一个源转换器的输出电压与参考电压的比较并且基于那个比较的结果来生成参考电流，基于源转换器(8.12)的输出电压来生成参考电流(iref)。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，负载平衡常规每单个LLC转换器(L)使用一个变量作为输入变量，所述变量是单个LLC转换器(L)的输出电流，和/或负载平衡常规每单个LLC转换器(L)供给一个输出信息。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，负载平衡常规通过将单个LLC转换器(L)的输出电流彼此比较，来针对每个脉冲发生器(2)确定特定相位信息。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，负载平衡常规通过将较多相移应用至比另一个单个LLC转换器(L)负载更多的单个LLC转换器(L)，和/或通过将较少相移应用至比另一个单个LLC转换器(L)负载更少的单个LLC转换器(L)，来平衡单个LLC转换器(L)之间的负载。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，负载平衡常规通过针对每个单个LLC转换器(L)确定特定电压信息，来平衡单个LLC转换器(L)之间的负载。
22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，动态重新调整单个LLC转换器(L)之间的交织相移。
23.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，负载平衡常规通过针对每个单个LLC转换器(L)确定特定功率信息，和/或针对每个单个LLC转换器(L)的电压链路确定特定功率信息，来平衡单个LLC转换器(L)之间的负载。
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