CN112953228A - 一种交错式llc变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种所述交错式LLC变换器，包括：输入端有三组全桥LLC，输入端并联在一起，具体包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元，第一谐振网络、第二谐振网络、第三谐振网络，三组变压器单元，整流单元，其中所述三组变压器单元副边，按照Y型连接，其中一端共同连在一起，变压器副边另一端经三相整流器整流滤波后得到变换后的输出电压和功率；输入端的三组全桥LLC以彼此120度交错工作。根据本发明的技术方案，三相交错运行后，比起不交错的三路LLC，输入的纹波电流和输出的纹波电流都可以大幅减少，有利于减小滤波器的体积和成本。

Description

一种交错式LLC变换器
技术领域
本发明涉及电路领域，尤其是一种交错式LLC变换器。
背景技术
LLC电路能够容易实现开关管的ZVS，获得较高的效率而在通信电源等各类开关电源产品中广泛应用。
在充电桩等大功率应用场合，LLC电路仍然是合适的拓扑。但在大功率应用条件下需要多个LLC电路进行交错并联，提高输出功率，减小输出纹波。然而LLC电路受谐振参数偏差影响，不同LLC电路之间会存在一定不均流的问题。
目前的方案有通过变压器组合结构实现功率扩展，申请人已经提交的申请CN109672340A可以实现大功率场合并联使用LLC的方案。但这种方案无法实现不同LLC电路之间的交错运行。
发明内容
本发明提出一种交错式LLC的拓扑，以多组LLC交错并联实现大功率输出，同时能够实现全桥LLC之间的均流。
本发明的技术方案如下：一种所述交错式LLC变换器，包括：输入端包括三组全桥LLC，输入端并联在一起，具体包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元，第一谐振网络、第二谐振网络、第三谐振网络，三组变压器单元，整流单元，其中所述三组变压器单元副边，按照Y型连接，其中一端共同连在一起，变压器副边另一端经三相整流器整流滤波后得到变换后的输出电压和功率；输入端的三组全桥LLC以彼此120度交错工作。
进一步的，所述第一开关单元连接到第一谐振网络，然后连接到所述三组变压器单元中的第一组变压器；第二开关单元连接到第二谐振网络，然后连接到所述三组变压器单元中的第二组变压器；第三开关单元连接到第二谐振网络，然后连接到所述三组变压器单元中的第三组变压器。
进一步的，所述的输出侧可以具备多路整流器；具体的，将第一组变压器替换为两组变压器：第四变压器、第五变压器，将第二组变压器替换为两组变压器：第六变压器、第七变压器，将第三组变压器替换为两组变压器：第八变压器、第九变压器；
其中，第四变压器、第五变压器的原边串联在一起，第六变压器、第七变压器的原边串联在一起，第八变压器、第九变压器的原边串联在一起；
将副边分成2组：第四变压器、第六变压器、第八变压器的副边为一组，接成一路Y型连接的三相整流电路；第五变压器、第七变压器、第九变压器的副边为另一组，接成另一路Y型连接的三相整流电路。
进一步的，所述的是开关单元是全桥开关网络。
进一步的，所述谐振网络采用LLC谐振网络。
有益效果
本发明相对于现有技术的优点在于：本发明对三路全桥LLC电路，通过变压器副边的耦合，实现原边的均流效果。与三相半桥LLC对比，不需要变压器原边的耦合，只需要副边耦合即可以实现均流；同时输出功率可以达到3个全桥的功率。
附图说明
图1：本发明的一种交错式LLC变换器的电路示意图；
图2：全桥开关网络示意图；
图3：谐振网络示意图；
图4：本发明的三角交错副边整流电流及输出电容上的纹波电流的仿真结果；
图5：本发明的又一实施例的多路交错式LLC变换器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
根据本发明的实施例，提供一种交错式LLC变换器，实现了三路全桥LLC的交错并联工作，可以实现全桥电路三倍的功率，而且具有自动均流的效果。
所述交错式LLC变换器输入端有3组全桥LLC，输入端并联在一起，具体包括第一开关单元11、第二开关单元12、第三开关单元13，第一谐振网络21、第二谐振网络22、第三谐振网络23，三组变压器单元，整流单元，其中所述三组变压器单元副边，按照Y型连接，其中一端共同连在一起，变压器副边另一端经三相整流器整流滤波后得到变换后的输出电压和功率；其中，第一开关单元11连接到第一谐振网络21，然后连接到所述三组变压器单元中的第一组变压器T1；第二开关单元12连接到第二谐振网络22，然后连接到所述三组变压器单元中的第二组变压器T2；第三开关单元13连接到第二谐振网络23，然后连接到所述三组变压器单元中的第三组变压器T3；其中，输入端的三组全桥LLC以彼此120度交错工作。
根据本发明的实施例，使用三相交错LLC变换器后，副边整流电流及输出电容上的纹波电流的仿真结果如图4所示，其中上半部分是变压器输出电流，三条曲线4-1、4-2、4-3是三个变压器副边的电流，可见三路变压器的电流是交错120度的。
其中下半部分是整流后输出电流，其中曲线4-4表示的滤波电容C1上的纹波电流，曲线4-6表示的是流向最终分负载的电流，曲线4-5是变压器输出电流之和，也是负载电流和电容纹波电流之和。
由于三路变压器输出电流彼此交错，此消彼涨，输出电流中纹波电流占比已经很小。如示例中输出电流15.1A时纹波电流只有1.24A，约占总输出电流的8.2％；而不交错运行的LLC纹波电流占比约为48％；交错运行后，纹波电流大幅下降到了不交错方案的1/6，因此，根据本发明的技术方案，三相交错运行后，比起不交错的三路LLC，输入的纹波电流和输出的纹波电流都可以大幅减少，有利于减小滤波器的体积和成本。
如图2所示，根据本发明的实施例，所述的是开关单元的一种实施示意图，该图中示出了一个全桥开关网络作为所述开关单元。
如图3所示，根据本发明的实施例，所述的一种实施示意图，图中示出了LLC谐振网络作为所述谐振网络。
根据本发明的又一实施例，可以将输出侧设计为具备多路整流器的方案：
如图5所示，根据本发明的实施例，可以将输出侧设计为2路整流器的方案：其中，变压器的原边和副边都包括两组线圈，分别对应设置；
将图1的变压器T1分拆成T11，T12，T2分拆成T21，T22，T3分拆成T31，T32；
T11，T12的原边串联在一起，T21，T22的原边串联在一起，T31，T32的原边串联在一起；将副边分成2组T11，T21，T31的副边为一组，按照图1的方法接成一路Y型连接的三相整流电路；T12，T22，T32的副边为另一组，也按照图1的方法接成另一路Y型连接的三相整流电路；这两路三相整流电路在输出侧并联在一起；对于大功率输出场合，此电路可以实现输出能力的倍增。
根据本发明的其他实施例，也可以将输出侧设计为更多路的整流器。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (8)

1.一种所述交错式LLC变换器，其特征在于，包括：输入端包括三组全桥LLC，输入端并联在一起，具体包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元，第一谐振网络、第二谐振网络、第三谐振网络，三组变压器单元，整流单元，其中所述三组变压器单元副边，按照Y型连接，其中一端共同连在一起，变压器副边另一端经三相整流器整流滤波后得到变换后的输出电压和功率；输入端的三组全桥LLC以彼此120度交错工作。
2.根据权利要求1所述的一种所述交错式LLC变换器，其特征在于，第一开关单元连接到第一谐振网络，然后连接到所述三组变压器单元中的第一组变压器；第二开关单元连接到第二谐振网络，然后连接到所述三组变压器单元中的第二组变压器；第三开关单元连接到第二谐振网络，然后连接到所述三组变压器单元中的第三组变压器。
3.根据权利要求1所述的一种所述交错式LLC变换器，其特征在于，所述的输出侧替换的设计为具备多路整流器。
4.根据权利要求3所述的一种所述交错式LLC变换器，其特征在于，将第一组变压器替换为两组变压器：第四变压器、第五变压器，将第二组变压器替换为两组变压器：第六变压器、第七变压器，将第三组变压器替换为两组变压器：第八变压器、第九变压器。
5.根据权利要求4所述的一种所述交错式LLC变换器，其特征在于，其中，第四变压器、第五变压器的原边串联在一起，第六变压器、第七变压器的原边串联在一起，第八变压器、第九变压器的原边串联在一起。
6.根据权利要求4所述的一种所述交错式LLC变换器，其特征在于，将副边分成2组：第四变压器、第六变压器、第八变压器的副边为一组，接成一路Y型连接的三相整流电路；第五变压器、第七变压器、第九变压器的副边为另一组，接成另一路Y型连接的三相整流电路。
7.根据权利要求1所述的一种所述交错式LLC变换器，其特征在于，所述的是开关单元是全桥开关网络。
8.根据权利要求1所述的一种所述交错式LLC变换器，其特征在于，所述谐振网络采用LLC谐振网络。
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