CN110572040A - 半桥llc谐振变换器交错并联电路及其均流控制方法 - Google Patents

半桥llc谐振变换器交错并联电路及其均流控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种半桥LLC谐振变换器交错并联电路及其均流控制方法，两相半桥LLC谐振变换器交错进行并联，其中每相半桥LLC谐振变换器的直流输入侧为两个电容串联，通过T型开关网络连接谐振腔，变压器副边接整流电路与输出电容以及负载；本发明通过加入辅助通路以及MOS管，能够实现在谐振腔输入电压中插入Vin/2状态，降低谐振腔输入电压的基波有效值，在开关频率保持不变的情况下，降低LLC谐振变换器增益；能够在同频交错并联的情况下，通过检测各相的谐振电流与并联系统的谐振电流平均值进行比较，调整各相LLC谐振变换器的增益，实现均流控制，原边所有MOS管能够实现零电压开通。

Description

半桥LLC谐振变换器交错并联电路及其均流控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子变换器领域，尤其是交错并联均流电路及其控制方法。
背景技术
LLC谐振变换器具有高效率，高功率密度等优势，得到了非常广泛的应用。LLC谐振变换器采用调频控制(PFM)，通过控制开关频率来控制变换器的增益。多相LLC谐振变换器进行交错并联，能够提升系统功率等级，并且能够降低输出纹波，有利于减小输出电容。交错并联工作的多相LLC谐振变换器需要工作在相同的开关频率下，从而保持固定的相位差。然而，电路元器件不可避免的参数偏差会引起各相LLC谐振变换器的增益出现偏差，导致各相电流不均，威胁到系统的可靠运行。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种半桥LLC谐振变换器交错并联电路及其均流控制方法，能够使多相LLC谐振变换器交错并联运行时，实现电流均衡控制。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种半桥LLC谐振变换器交错并联电路，两相半桥LLC谐振变换器交错进行并联，其中每相半桥LLC谐振变换器的直流输入侧为两个电容串联，通过T型开关网络连接谐振腔，变压器副边接整流电路与输出电容以及负载；所述半桥LLC谐振变换器电路包括电容(Ca)、电容(Cb)、连接辅助通路的MOS管(Sza)、MOS管(Szb)、MOS管(Qa)、MOS管(Qb)、谐振电容(Cr)、谐振电感(Lr)、变压器(T)、二极管(Da)、二极管(Db)和输出电容(Cout)，由谐振电容(Cr)，谐振电感(Lr)，励磁电感(Lm)组成的环路称为谐振腔。
所述半桥LLC谐振变换器交错并联电路的连接方式如下：电容(Ca_1)正端与输入端的正极相连，电容(Cb_1)负端与输入端的负极相连；电容(Ca_1)负端与电容(Cb_1)正端连接，MOS管(Qa_1)源极与MOS管(Qb_1)漏极连接，电容(Ca_1)正端与第一MOS管(Qa_1)漏极连接，MOS管(Sza_1)漏极与MOS管(Szb_1)源极连接，电容(Ca_1)负端与MOS管(Sza_1)源极连接，MOS管(Szb_1)源极与MOS管(Qa_1)源极以及谐振电容(Cr_1)正端连接形成辅助通路，谐振电容(Cr_1)负端与谐振电感(Lr_1)的一端连接，谐振电感(Lr_1)的另一端与变压器(T_1)原边的一端连接，谐振电感(Lr_1)的另一端同时与励磁电容(Lm_1)的一端连接，励磁电容(Lm_1)的另一端与MOS管(Qb_1)的源极连接，变压器(T_1)原边的另一端与MOS管(Qb_1)源极以及电容(Cb_1)负端连接，变压器(T)副边的一端与二极管(Da_1)正极连接，变压器(T_1)副边的另一端与二极管(Db_1)正极连接，二极管(Da_1)负极与第二二极管(Db_1)负极以及输出电容(Cout)正极连接，输出电容(Cout)负极与变压器(T_1)副边中心端连接；
电容(Ca_2)的正端与电容(Ca_1)的正端相连，电容(Cb_2)负端与电容(Cb_1)负端相连；电容(Ca_2)负端与电容(Cb_2)正端连接，MOS管(Qa_2)源极与MOS管(Qb_2)漏极连接，电容(Ca_2)正端与第一MOS管(Qa_2)漏极连接，MOS管(Sza_2)漏极与MOS管(Szb_2)源极连接，电容(Ca_2)负端与MOS管(Sza_2)源极连接，MOS管(Szb_2)源极与MOS管(Qa_2)源极以及谐振电容(Cr_2)正端连接形成辅助通路，谐振电容(Cr_2)的负端与谐振电感(Lr_2)的一端连接，谐振电感(Lr_2)的另一端与变压器(T_2)原边的一端连接，谐振电感(Lr_2)的另一端同时与励磁电容(Lm_2)的一端连接，励磁电容(Lm_2)的另一端与MOS管(Qb_2)的源极，连接变压器(T_2)原边的另一端与MOS管(Qb_2)源极以及电容(Cb_2)负端连接，变压器(T_2)副边的一端与二极管(Da_2)正极连接，变压器(T_2)副边的另一端与二极管(Db_2)正极连接，二极管(Da_2)负极与二极管(Db_2)负极以及输出电容(Cout)正极连接，输出电容(Cout)负极与变压器(T_2)副边中心端连接。
半桥LLC谐振变换器交错并联均流电路通过分别控制每相半桥LLC变换器的MOS管(Qa、Qb、Sza、Szb)，减小变换器的增益，从而实现均流；以第一相为例，当Qb_1与Szb_1开通并且谐振电流为负，谐振腔输入电压为0，关断Qb_1，谐振电流换流至Sza_1寄生二极管与Szb_1，谐振腔输入电压为Vin/2，Sza_1零电压开通，关断Szb_1，谐振电流换流至Qa_1寄生二极管，谐振腔输入电压为Vin，Qa_1零电压开通，谐振电流换向后，Qa_1关断，谐振电流换流至Sza_1和Szb_1寄生二极管，谐振腔输入电压为Vin/2，Szb_1零电压开通，Sza_1关断，谐振电流换流至Qb_1寄生二极管，谐振腔输入电压为0，Qb_1零电压开通；以此循环，Qa_1、Qb_1、Sza_1、Szb_1均可以实现零电压开通。
所述半桥LLC谐振变换器交错并联电路的均流控制方法的具体步骤如下：
步骤1：两相半桥LLC谐振变换器交错并联均流电路的并联系统中，使两相半桥LLC谐振变换器的开关信号相位相差90°，即为交错并联；在每个周期实时对两个变换器的谐振电流的峰值进行检测，将各个谐振电流采样值求平均值得到并联系统的谐振电流平均值，定义er1和er2分别为两相谐振电流的误差因子，即为并联系统的谐振电流平均值减去每个变换器的谐振电流采样值；
步骤2：若er1≤0，即第一相的谐振电流小于并联系统谐振电流的平均值，则不对第一相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有er2≥0，若er2＝0，则er1＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若er2>0，则将er2作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第二相变换器辅助通路上MOS管(Sza_2、Szb_2)的开关，进而降低第二相变换器的增益，使第二相变换器的电流减小，直至er2＝0，此时er1为0，并联系统实现均流；
若e2≤0，即第二相的谐振电流小于并联系统谐振电流的平均值，则不对第二相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有e1≥0，若e1＝0，则e2＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若e1>0，则将e1作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第一相变换器辅助通路上MOS管(Sza_1、Szb_1)的开关，进而降低第一相变换器的增益，使第一相变换器的电流减小，直至e1＝0，此时e2为0，并联系统实现均流；
步骤3：步骤2中参与均流控制的谐振电流亦可换为整流桥的输出电流，每个周期实时对两相半桥LLC谐振变换器交错并联均流电路的并联系统中两个变换器的整流桥输出电流峰值进行检测，将两个整流桥电流采样值求平均值得到并联系统的整流桥电流平均值，定义eo1和eo2分别为两相整流桥电流的误差因子，即为并联系统的整流桥平均值减去每个变换器的整流桥电流采样值；若eo1≤0，即第一相的整流桥电流小于并联系统整流桥电流的平均值，则不对第一相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有eo2≥0，若eo2＝0，则eo1＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若eo2>0，则将eo2作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第二相变换器辅助通路上MOS管(Sza_2、Szb_2)的开关，进而降低第二相变换器的增益，使第二相变换器的电流减小，直至eo2＝0，此时eo1为0，并联系统实现均流；若eo2≤0，即第二相的整流桥输出电流小于并联系统整流桥电流的平均值，则不对第二相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有eo1≥0，若eo1＝0，则eo2＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若eo1>0，则将eo1作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第一相变换器辅助通路上MOS管(Sza_1、Szb_1)的开关，进而降低第一相变换器的增益，使第一相变换器的电流减小，直至eo1＝0，此时eo2为0，并联系统实现均流。
所述半桥LLC谐振变换器交错并联电路的均流控制方法同样适用于多相半桥LLC变换器的均流控制。
本发明的有益效果在于：
(1)通过加入辅助通路以及MOS管(Sza)、MOS管(Szb)，能够实现在谐振腔输入电压中插入Vin/2状态，降低谐振腔输入电压的基波有效值，在开关频率保持不变的情况下，降低LLC谐振变换器增益。
(2)能够在同频交错并联的情况下，通过检测各相的谐振电流与并联系统的谐振电流平均值进行比较，调整各相LLC谐振变换器的增益，实现均流控制。
(3)原边所有MOS管能够实现零电压开通(ZVS)。
附图说明
图1为本发明提出的半桥LLC谐振变换器交错并联均流电路。
图2为不使用本发明提出的均流控制方法时，两相交错并联LLC谐振变换器的谐振腔端口电压以及谐振电流波形。
图3为使用本发明提出的均流控制方法时，两相交错并联LLC谐振变换器的谐振腔端口电压以及谐振电流波形。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种半桥LLC谐振变换器交错并联电路，两相半桥LLC谐振变换器交错进行并联，其中每相半桥LLC谐振变换器的直流输入侧为两个电容串联，通过T型开关网络连接谐振腔，变压器副边接整流电路与输出电容以及负载；所述半桥LLC谐振变换器电路包括电容(Ca)、电容(Cb)、连接辅助通路的MOS管(Sza)、MOS管(Szb)、MOS管(Qa)、MOS管(Qb)、谐振电容(Cr)、谐振电感(Lr)、变压器(T)、二极管(Da)、二极管(Db)和输出电容(Cout)，由谐振电容(Cr)，谐振电感(Lr)，励磁电感(Lm)组成的环路称为谐振腔。
所述半桥LLC谐振变换器交错并联电路的连接方式如下：电容(Ca_1)正端与输入端的正极相连，电容(Cb_1)负端与输入端的负极相连；电容(Ca_1)负端与电容(Cb_1)正端连接，MOS管(Qa_1)源极与MOS管(Qb_1)漏极连接，电容(Ca_1)正端与第一MOS管(Qa_1)漏极连接，MOS管(Sza_1)漏极与MOS管(Szb_1)源极连接，电容(Ca_1)负端与MOS管(Sza_1)源极连接，MOS管(Szb_1)源极与MOS管(Qa_1)源极以及谐振电容(Cr_1)正端连接形成辅助通路，谐振电容(Cr_1)负端与谐振电感(Lr_1)的一端连接，谐振电感(Lr_1)的另一端与变压器(T_1)原边的一端连接，谐振电感(Lr_1)的另一端同时与励磁电容(Lm_1)的一端连接，励磁电容(Lm_1)的另一端与MOS管(Qb_1)的源极连接，变压器(T_1)原边的另一端与MOS管(Qb_1)源极以及电容(Cb_1)负端连接，变压器(T)副边的一端与二极管(Da_1)正极连接，变压器(T_1)副边的另一端与二极管(Db_1)正极连接，二极管(Da_1)负极与第二二极管(Db_1)负极以及输出电容(Cout)正极连接，输出电容(Cout)负极与变压器(T_1)副边中心端连接；
电容(Ca_2)的正端与电容(Ca_1)的正端相连，电容(Cb_2)负端与电容(Cb_1)负端相连；电容(Ca_2)负端与电容(Cb_2)正端连接，MOS管(Qa_2)源极与MOS管(Qb_2)漏极连接，电容(Ca_2)正端与第一MOS管(Qa_2)漏极连接，MOS管(Sza_2)漏极与MOS管(Szb_2)源极连接，电容(Ca_2)负端与MOS管(Sza_2)源极连接，MOS管(Szb_2)源极与MOS管(Qa_2)源极以及谐振电容(Cr_2)正端连接形成辅助通路，谐振电容(Cr_2)的负端与谐振电感(Lr_2)的一端连接，谐振电感(Lr_2)的另一端与变压器(T_2)原边的一端连接，谐振电感(Lr_2)的另一端同时与励磁电容(Lm_2)的一端连接，励磁电容(Lm_2)的另一端与MOS管(Qb_2)的源极，连接变压器(T_2)原边的另一端与MOS管(Qb_2)源极以及电容(Cb_2)负端连接，变压器(T_2)副边的一端与二极管(Da_2)正极连接，变压器(T_2)副边的另一端与二极管(Db_2)正极连接，二极管(Da_2)负极与二极管(Db_2)负极以及输出电容(Cout)正极连接，输出电容(Cout)负极与变压器(T_2)副边中心端连接。
半桥LLC谐振变换器交错并联均流电路通过分别控制每台半桥LLC变换器的MOS管(Qa、Qb、Sza、Szb)，减小变换器的增益，从而实现均流；以第一相为例说明其原理：当Qb_1与Szb_1开通并且谐振电流为负，谐振腔输入电压为0，关断Qb_1，谐振电流换流至Sza_1寄生二极管与Szb_1，谐振腔输入电压为Vin/2，Sza_1零电压开通，关断Szb_1，谐振电流换流至Qa_1寄生二极管，谐振腔输入电压为Vin，Qa_1零电压开通，谐振电流换向后，Qa_1关断，谐振电流换流至Sza_1和Szb_1寄生二极管，谐振腔输入电压为Vin/2，Szb_1零电压开通，Sza_1关断，谐振电流换流至Qb_1寄生二极管，谐振腔输入电压为0，Qb_1零电压开通；以此循环，Qa_1、Qb_1、Sza_1、Szb_1均可以实现零电压开通。此控制方法通过在谐振腔输入电压中引入Vin/2状态，能够在不改变开关频率的情况下降低并联系统中某一个变换器增益，将增益较大的变换器的增益降低至与其他增益一致，在保证软开关的同时实现均流控制。
所述半桥LLC谐振变换器交错并联电路的均流控制方法的具体步骤如下：
步骤1：如图1所示的两相并联系统，使两相的开关信号相位相差90°，即为交错并联。在每个周期实时对两个变换器的谐振电流的峰值进行检测，将各个谐振电流采样值相加并除以2得到并联系统的谐振电流平均值，定义er1和er2分别为两相谐振电流的误差因子，即为并联系统的谐振电流平均值减去每个变换器的谐振电流采样值；
步骤2：若er1≤0，即第一相的谐振电流小于并联系统谐振电流的平均值，则不对第一相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有er2≥0，若er2＝0，则er1＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若er2>0，则将er2作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第二相变换器辅助通路上MOS管(Sza_2、Szb_2)的开关，进而降低第二相变换器的增益，使第二相变换器的电流减小，直至er2＝0，此时er1为0，并联系统实现均流；
步骤3：若e2≤0，即第二相的谐振电流小于并联系统谐振电流的平均值，则不对第二相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有e1≥0，若e1＝0，则e2＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若e1>0，则将e1作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第一相变换器辅助通路上MOS管(Sza_1、Szb_1)的开关，进而降低第一相变换器的增益，使第一相变换器的电流减小，直至e1＝0，此时e2为0，并联系统实现均流；
步骤4：步骤2和步骤3中参与均流控制的谐振电流亦可换为整流桥的输出电流，其控制方法与使用谐振电流作为控制时一致；每个周期实时对并联系统中两个变换器的整流桥输出电流峰值进行检测，将两个整流桥电流采样值相加并除以2得到并联系统的整流桥电流平均值，定义eo1和eo2分别为两相整流桥电流的误差因子，即为并联系统的整流桥平均值减去每个变换器的整流桥电流采样值；若eo1≤0，即第一相的整流桥电流小于并联系统整流桥电流的平均值，则不对第一相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有eo2≥0，若eo2＝0，则eo1＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若eo2>0，则将eo2作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第二相变换器辅助通路上MOS管(Sza_2、Szb_2)的开关，进而降低第二相变换器的增益，使第二相变换器的电流减小，直至eo2＝0，此时eo1为0，并联系统实现均流；若eo2≤0，即第二相的整流桥输出电流小于并联系统整流桥电流的平均值，则不对第二相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有eo1≥0，若eo1＝0，则eo2＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若eo1>0，则将eo1作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第一相变换器辅助通路上MOS管(Sza_1、Szb_1)的开关，进而降低第一相变换器的增益，使第一相变换器的电流减小，直至eo1＝0，此时eo2为0，并联系统实现均流:。
本发明所述半桥LLC谐振变换器交错并联电路的均流控制方法同样适用于多相半桥LLC变换器的均流。
以两相变换器并联为例，实现均流控制的实施例的具体步骤如下：
1.将上述的电路进行并联，即为图1所示，使两相的开关信号相位相差90°，即为交错并联。
2.每个周期实时对两个变换器的谐振电流的峰值进行检测，将各个谐振电流采样值相加并除以2得到并联系统的谐振电流平均值。定义e1和e2分别为两相的误差因子，即为并联系统的谐振电流平均值减去每个变换器的谐振电流采样值。
3.若e1≤0，即第一相的谐振电流小于并联系统谐振电流的平均值，则不对第一相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有e2≥0，若e2＝0，则e1＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若e2>0,则将e2作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第二相变换器辅助通路上MOS管的开关，进而降低第二相变换器的增益，使第二相变换器的电流减小，直至e2＝0，此时e1为0，并联系统实现均流。
4.若e2≤0，即第二相的谐振电流小于并联系统谐振电流的平均值，则不对第二相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有e1≥0，若e1＝0，则e2＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若e1>0,则将e1作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第一相变换器辅助通路上MOS管的开关，进而降低第一相变换器的增益，使第一相变换器的电流减小，直至e1＝0，此时e2为0，并联系统实现均流。
5.步骤2和步骤3中参与均流控制的谐振电流亦可换为整流桥的输出电流，其控制方法与使用谐振电流作为控制时一致。
根据图2可以看出，两相LLC谐振变换器交错并联于相同的开关频率下。由于谐振参数的偏差，变换器谐振电流产生了明显的差异。
根据图3可以看出，两相LLC谐振变换器交错并联于相同的开关频率下。由于采用了本发明提出的均流控制方法，向增益较大一相的谐振腔输入电压中插入Vin/2状态，降低谐振腔输入电压的基波有效值，在开关频率保持不变的情况下，降低了增益较大一相LLC谐振变换器增益。尽管谐振参数存在偏差，两相LLC谐振变换器的电流实现了均分。

Claims (3)

1.一种半桥LLC谐振变换器交错并联电路，其特征在于：
两相半桥LLC谐振变换器交错进行并联，其中每相半桥LLC谐振变换器的直流输入侧为两个电容串联，通过T型开关网络连接谐振腔，变压器副边接整流电路与输出电容以及负载；所述半桥LLC谐振变换器电路包括电容(Ca)、电容(Cb)、连接辅助通路的MOS管(Sza)、MOS管(Szb)、MOS管(Qa)、MOS管(Qb)、谐振电容(Cr)、谐振电感(Lr)、变压器(T)、二极管(Da)、二极管(Db)和输出电容(Cout)，由谐振电容(Cr)，谐振电感(Lr)，励磁电感(Lm)组成的环路称为谐振腔；
所述半桥LLC谐振变换器交错并联电路的连接方式如下：电容(Ca_1)正端与输入端的正极相连，电容(Cb_1)负端与输入端的负极相连；电容(Ca_1)负端与电容(Cb_1)正端连接，MOS管(Qa_1)源极与MOS管(Qb_1)漏极连接，电容(Ca_1)正端与第一MOS管(Qa_1)漏极连接，MOS管(Sza_1)漏极与MOS管(Szb_1)源极连接，电容(Ca_1)负端与MOS管(Sza_1)源极连接，MOS管(Szb_1)源极与MOS管(Qa_1)源极以及谐振电容(Cr_1)正端连接形成辅助通路，谐振电容(Cr_1)负端与谐振电感(Lr_1)的一端连接，谐振电感(Lr_1)的另一端与变压器(T_1)原边的一端连接，谐振电感(Lr_1)的另一端同时与励磁电容(Lm_1)的一端连接，励磁电容(Lm_1)的另一端与MOS管(Qb_1)的源极连接，变压器(T_1)原边的另一端与MOS管(Qb_1)源极以及电容(Cb_1)负端连接，变压器(T)副边的一端与二极管(Da_1)正极连接，变压器(T_1)副边的另一端与二极管(Db_1)正极连接，二极管(Da_1)负极与第二二极管(Db_1)负极以及输出电容(Cout)正极连接，输出电容(Cout)负极与变压器(T_1)副边中心端连接；
电容(Ca_2)的正端与电容(Ca_1)的正端相连，电容(Cb_2)负端与电容(Cb_1)负端相连；电容(Ca_2)负端与电容(Cb_2)正端连接，MOS管(Qa_2)源极与MOS管(Qb_2)漏极连接，电容(Ca_2)正端与第一MOS管(Qa_2)漏极连接，MOS管(Sza_2)漏极与MOS管(Szb_2)源极连接，电容(Ca_2)负端与MOS管(Sza_2)源极连接，MOS管(Szb_2)源极与MOS管(Qa_2)源极以及谐振电容(Cr_2)正端连接形成辅助通路，谐振电容(Cr_2)的负端与谐振电感(Lr_2)的一端连接，谐振电感(Lr_2)的另一端与变压器(T_2)原边的一端连接，谐振电感(Lr_2)的另一端同时与励磁电容(Lm_2)的一端连接，励磁电容(Lm_2)的另一端与MOS管(Qb_2)的源极，连接变压器(T_2)原边的另一端与MOS管(Qb_2)源极以及电容(Cb_2)负端连接，变压器(T_2)副边的一端与二极管(Da_2)正极连接，变压器(T_2)副边的另一端与二极管(Db_2)正极连接，二极管(Da_2)负极与二极管(Db_2)负极以及输出电容(Cout)正极连接，输出电容(Cout)负极与变压器(T_2)副边中心端连接；
半桥LLC谐振变换器交错并联均流电路通过分别控制每相半桥LLC变换器的MOS管(Qa、Qb、Sza、Szb)，减小变换器的增益，从而实现均流；以第一相为例，当Qb_1与Szb_1开通并且谐振电流为负，谐振腔输入电压为0，关断Qb_1，谐振电流换流至Sza_1寄生二极管与Szb_1，谐振腔输入电压为Vin/2，Sza_1零电压开通，关断Szb_1，谐振电流换流至Qa_1寄生二极管，谐振腔输入电压为Vin，Qa_1零电压开通，谐振电流换向后，Qa_1关断，谐振电流换流至Sza_1和Szb_1寄生二极管，谐振腔输入电压为Vin/2，Szb_1零电压开通，Sza_1关断，谐振电流换流至Qb_1寄生二极管，谐振腔输入电压为0，Qb_1零电压开通；以此循环，Qa_1、Qb_1、Sza_1、Szb_1均可以实现零电压开通。
2.一种利用权利要求1所述半桥LLC谐振变换器交错并联电路的均流控制方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：两相半桥LLC谐振变换器交错并联均流电路的并联系统中，使两相半桥LLC谐振变换器的开关信号相位相差90°，即为交错并联；在每个周期实时对两个变换器的谐振电流的峰值进行检测，将各个谐振电流采样值求平均值得到并联系统的谐振电流平均值，定义er1和er2分别为两相谐振电流的误差因子，即为并联系统的谐振电流平均值减去每个变换器的谐振电流采样值；
步骤2：若er1≤0，即第一相的谐振电流小于并联系统谐振电流的平均值，则不对第一相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有er2≥0，若er2＝0，则er1＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若er2>0，则将er2作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第二相变换器辅助通路上MOS管(Sza_2、Szb_2)的开关，进而降低第二相变换器的增益，使第二相变换器的电流减小，直至er2＝0，此时er1为0，并联系统实现均流；
若e2≤0，即第二相的谐振电流小于并联系统谐振电流的平均值，则不对第二相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有e1≥0，若e1＝0，则e2＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若e1>0，则将e1作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第一相变换器辅助通路上MOS管(Sza_1、Szb_1)的开关，进而降低第一相变换器的增益，使第一相变换器的电流减小，直至e1＝0，此时e2为0，并联系统实现均流；
步骤3：步骤2中参与均流控制的谐振电流亦可换为整流桥的输出电流，每个周期实时对两相半桥LLC谐振变换器交错并联均流电路的并联系统中两个变换器的整流桥输出电流峰值进行检测，将两个整流桥电流采样值求平均值得到并联系统的整流桥电流平均值，定义eo1和eo2分别为两相整流桥电流的误差因子，即为并联系统的整流桥平均值减去每个变换器的整流桥电流采样值；若eo1≤0，即第一相的整流桥电流小于并联系统整流桥电流的平均值，则不对第一相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有eo2≥0，若eo2＝0，则eo1＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若eo2>0，则将eo2作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第二相变换器辅助通路上MOS管(Sza_2、Szb_2)的开关，进而降低第二相变换器的增益，使第二相变换器的电流减小，直至eo2＝0，此时eo1为0，并联系统实现均流；若eo2≤0，即第二相的整流桥输出电流小于并联系统整流桥电流的平均值，则不对第二相辅助通路的MOS管进行动作；此时必然有eo1≥0，若eo1＝0，则eo2＝0，此时系统已为均流状态，无需任何均流控制；若eo1>0，则将eo1作为PI控制器的输入，经过PI控制器的调节，从而控制第一相变换器辅助通路上MOS管(Sza_1、Szb_1)的开关，进而降低第一相变换器的增益，使第一相变换器的电流减小，直至eo1＝0，此时eo2为0，并联系统实现均流。
3.根据权利要求2所述的半桥LLC谐振变换器交错并联电路的均流控制方法，其特征在于：
所述半桥LLC谐振变换器交错并联电路的均流控制方法同样适用于多相半桥LLC变换器的均流控制。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110957908A (zh) * 2019-12-18 2020-04-03 山东大学 一种双向dc-dc软开关电路及宽范围软开关控制方法
CN116505757A (zh) * 2023-06-28 2023-07-28 湖北工业大学 一种交错并联llc谐振变换器及均流方法

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102361403A (zh) * 2011-06-13 2012-02-22 珠海泰坦新能源系统有限公司 交错串联dc/dc变换器电路
CN102364861A (zh) * 2011-10-27 2012-02-29 上海大学 交错并联llc谐振变换器控制装置和方法
US8184456B1 (en) * 2008-08-26 2012-05-22 International Rectifier Corporation Adaptive power converter and related circuitry
CN102545638A (zh) * 2012-01-20 2012-07-04 华为技术有限公司 交错并联三电平dc/dc变换器和ac/dc变换器
CN102611315A (zh) * 2012-03-22 2012-07-25 华为技术有限公司 一种谐振转换电路
CN103248231A (zh) * 2013-04-02 2013-08-14 浙江大学 多相均流控制的并联调整电路及控制方法
CN104578791A (zh) * 2013-10-15 2015-04-29 南京博兰得电子科技有限公司 并联的谐振变换器及其控制方法
EP2911285A1 (en) * 2012-10-22 2015-08-26 Eaton Corporation Interleaved llc current equalizing converter
CN105897000A (zh) * 2016-04-25 2016-08-24 陕西科技大学 一种移相补偿交错并联三电平llc谐振变换器
CN106961220A (zh) * 2017-03-04 2017-07-18 福州大学 一种具有均流特性的高效并联llc谐振变换器
CN107612335A (zh) * 2017-09-20 2018-01-19 武汉南华工业设备工程股份有限公司 一种三电平llc谐振变换器的交错并联控制方法
CN108224302A (zh) * 2017-12-08 2018-06-29 研奥电气股份有限公司深圳研发中心 带有充电桩功能的路灯
CN108539982A (zh) * 2018-05-02 2018-09-14 石家庄通合电子科技股份有限公司 一种双路交错并联llc均流方法及其电路
CN109600048A (zh) * 2019-01-21 2019-04-09 深圳市鹏源电子有限公司 交错并联llc电路
CN208939828U (zh) * 2018-04-28 2019-06-04 西安特锐德智能充电科技有限公司 两相交错并联llc自均流电路
WO2019126831A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 Murata Manufacturing Co., Ltd. Interleaved llc resonant converter

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8184456B1 (en) * 2008-08-26 2012-05-22 International Rectifier Corporation Adaptive power converter and related circuitry
CN102361403A (zh) * 2011-06-13 2012-02-22 珠海泰坦新能源系统有限公司 交错串联dc/dc变换器电路
CN102364861A (zh) * 2011-10-27 2012-02-29 上海大学 交错并联llc谐振变换器控制装置和方法
CN102545638A (zh) * 2012-01-20 2012-07-04 华为技术有限公司 交错并联三电平dc/dc变换器和ac/dc变换器
CN102611315A (zh) * 2012-03-22 2012-07-25 华为技术有限公司 一种谐振转换电路
EP2911285A1 (en) * 2012-10-22 2015-08-26 Eaton Corporation Interleaved llc current equalizing converter
CN103248231A (zh) * 2013-04-02 2013-08-14 浙江大学 多相均流控制的并联调整电路及控制方法
CN104578791A (zh) * 2013-10-15 2015-04-29 南京博兰得电子科技有限公司 并联的谐振变换器及其控制方法
CN105897000A (zh) * 2016-04-25 2016-08-24 陕西科技大学 一种移相补偿交错并联三电平llc谐振变换器
CN106961220A (zh) * 2017-03-04 2017-07-18 福州大学 一种具有均流特性的高效并联llc谐振变换器
CN107612335A (zh) * 2017-09-20 2018-01-19 武汉南华工业设备工程股份有限公司 一种三电平llc谐振变换器的交错并联控制方法
CN108224302A (zh) * 2017-12-08 2018-06-29 研奥电气股份有限公司深圳研发中心 带有充电桩功能的路灯
WO2019126831A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 Murata Manufacturing Co., Ltd. Interleaved llc resonant converter
CN208939828U (zh) * 2018-04-28 2019-06-04 西安特锐德智能充电科技有限公司 两相交错并联llc自均流电路
CN108539982A (zh) * 2018-05-02 2018-09-14 石家庄通合电子科技股份有限公司 一种双路交错并联llc均流方法及其电路
CN109600048A (zh) * 2019-01-21 2019-04-09 深圳市鹏源电子有限公司 交错并联llc电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIAOFENG SUN ET AL: "Dual-Bridge LLC Resonant Converter With Fixed-Frequency PWM Control for Wide Input Applications", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110957908A (zh) * 2019-12-18 2020-04-03 山东大学 一种双向dc-dc软开关电路及宽范围软开关控制方法
CN110957908B (zh) * 2019-12-18 2020-10-30 山东大学 一种双向dc-dc软开关电路及宽范围软开关控制方法
CN116505757A (zh) * 2023-06-28 2023-07-28 湖北工业大学 一种交错并联llc谐振变换器及均流方法
CN116505757B (zh) * 2023-06-28 2023-09-22 湖北工业大学 一种交错并联llc谐振变换器及均流方法

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