CN114244123A - 一种全桥llc恒功率宽范围变换器拓扑和电路 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑和电路
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。
第二方面，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电路，包括滤波电路、至少一路第一方面所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑的输入端并联连接，输出端并联连接，各路所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑中的第一变压器次级一端，连接第二变压器次级一端。
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控制方法，包括第一方面所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，第一全桥LLC变换器的第一变压器次级的异名端连接第二全桥LLC变换器的第二变压器次级的同名端，控制二个全桥LLC单元中各开关功率管的开关时序，使二个变压器次级绕组极性相反，二个全桥LLC变换器次级侧输出工作于并联模式，增大输出电流；或使二个变压器次级绕组极性相同，二个全桥LLC变换器次级侧输出工作于串联模式，提高输出电压。
本发明进一步设置为：工作于并联模式时，各开关功率管的开关时序：在交流正半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端；在交流负半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端；二个变压器次级侧输出工作于并联模式。
本发明进一步设置为：工作于串联模式时，各开关功率管的开关时序：在交流正半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端；在交流负半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端；二个变压器次级侧输出工作于串联模式。
第三方面，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，包括二路结构相同的全桥LLC变换器单元Ⅱ，每路全桥LLC变换器单元Ⅱ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单元与第二全桥LLC单元串联连接，在串联点引出电压平衡点；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ的电压平衡点与第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ的电压平衡点之间连接平衡电阻；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第一全桥LLC变换器的第一变压器次级异名端，连接第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第二全桥LLC变换器的第二变压器次级同名端；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第二全桥LLC变换器的第二变压器次级异名端，连接第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第一全桥LLC变换器的第一变压器次级同名端。
第四方面，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电路，包括滤波电路、至少一路第三方面所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑并联连接；所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑中的全桥LLC单元串联组合并联连接，相邻两个所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑的电平平衡点之间连接平衡电阻；所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑中的全桥整流电路输出端并联连接，并与滤波单元连接。
第五方面，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M路全桥LLC变换器单元Ⅱ、M-1个平衡电阻，各全桥LLC变换器单元Ⅱ包括两个结构相同的全桥LLC变换器，全桥LLC变换器中的变压器初级连接全桥LLC单元，次级连接全桥整流电路，两个全桥LLC单元串联连接，串联点作为电平平衡点；所有全桥LLC变换器单元Ⅱ中的全桥LLC单元串联组合并联连接，相邻全桥LLC变换器单元Ⅱ中的全桥LLC单元串联组合的电平平衡点之间连接平衡电阻；第i路全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第一个变压器次级异名端，连接第i+1路全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第二变压器次级同名端；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第二个变压器次级异名端，连接第M路全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第一变压器次级同名端，所有全桥整流电路并联连接，其中，M为大于等于3的正整数，i为小于M的正整数。
第六方面，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电路，包括滤波单元、至少一路第五方面所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑的所有全桥整流电路并联连接，且与连接滤波电路连接。
第七方面，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电路控制方法，采用所述全桥LLC恒功率宽范围变换器电路，各路所述全桥LLC恒功率宽范围变换器电路的开关时序交错，交错度等于360度被电路数量等分值；或对电路进行分组，各组间的开关时序交错，交错度等于360度被电路分组数量等分值；或在电路内进行开关时序交错，交错度等于360度被拓扑路数量等分值；或在同一拓扑内进行开关时序交错，交错度等于360度被全桥LLC变换器单元数量等分值，对应变压器次级相连接的变压器初级所连接的全桥LLC单元，采用同一开关时序。
与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：
1.本申请通过在二个全桥LLC变换器的次级侧进行连接，并控制全桥LLC单元的工作时序，使二个全桥LLC变换器的次级侧输出工作于串联或并联模式，从而拓展输出电压范围；
2.进一步地，本申请在二个全桥LLC变换器的初级侧，进行串联或并联连接，拓展了输入电压范围；
3.进一步地，本申请通过在不同拓扑之间，或同一拓扑的不同全桥LLC单元，采用交错的开关时序，减少了输入输出纹波电流。
附图说明
图1是本申请的一个具体实施例的基本拓扑结构示意图；
图2是本申请的一个具体实施例的基本拓扑并联正半周电流流向示意图；
图3是本申请的一个具体实施例的基本拓扑并联负半周电流流向示意图；
图4是本申请的一个具体实施例的基本拓扑串联正半周电流流向示意图；
图5是本申请的一个具体实施例的基本拓扑串联负半周电流流向示意图；
图6是本申请的一个具体实施例的多个基本拓扑并联结构示意图；
图7是本申请的一个具体实施例的三电平基本拓扑结构示意图；
图8是本申请的一个具体实施例的三电平两组并联拓扑结构示意图；
图9是本申请的一个具体实施例的三电平三组并联拓扑结构示意图；
图10是本申请的一个具体实施例的三电平四组并联拓扑结构示意图；
图11是本申请的又一个具体实施例的三电平四组并联拓扑结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施例一
本申请的一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，如图1所示，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变换器包括依次连接的全桥LLC单元、变压器TA、次级侧全桥整流电路，全桥LLC单元包括全桥电路和LLC电路，全桥电路包括以全桥连接的开关功率管MA1/MA2/MA3/MA4，其中MA1/MA4为一桥臂对，MA2/MA3为另一桥臂对，全桥的输入用于输入直流电压，其输出端连接LLC电路。
LLC电路包括一个电容和二个电感，第一电容CSA的一端连接全桥电路的一个输出端，另一端连接第一电感LSA的一端，第一电感LSA的另一端连接第二电感LMA的一端，第二电感LMA的另一端连接全桥电路的另一个输出端，第二电感LMA的两端作为LLC电路的两个输出端，分别连接变压器TA初级绕组的两端。
变压器TA次级绕组的两端，连接全桥整流电路，用于对输出交流电进行全桥整流。全桥整流电路包括以全桥连接的二极管DA1/DA2/DA3/DA4，其中DA1/DA4为一桥臂对，DA2/DA3为另一桥臂对。
第二全桥LLC变换器与第一全桥LLC变换器结构相同，将第一全桥LLC变换器中各器件标号中的A改为B，就是第二全桥LLC变换器的具体结构，不再赘述。
为了描述方便，将第一全桥LLC变换器中的各电路用第一表示，将第二全桥LLC变换器中的各电路用第二表示。
第一变压器TA次级绕组的一端连接第二变压器TB次级绕组的一端。第一变压器TA、第二变压器TB初次级匝比相同。
第一全桥LLC单元的输入端与第二全桥LLC单元的输入端并联连接，作为全桥LLC变换器单元Ⅰ的输入。
第一全桥整流电路的输出端与第二全桥整流电路的输出端并联连接，作为全桥LLC变换器单元Ⅰ的输出。
本申请的一种全桥LLC恒功率宽范围变换器电路，全桥LLC变换器单元Ⅰ的输出连接滤波电路，滤波电路包括滤波电容CO1。
在滤波电路的两端并联电阻R1，电阻R1作为全桥LLC变换器单元Ⅰ的总负载。
控制第一全桥LLC变换器、第二全桥LLC变换器中全桥电路中开关功率管的工作逻辑，使变压器TA、TB次级输出整流部分工作于并联模式，能够满足低电压大电流输出的需求；同样地，控制第一全桥LLC变换器、第二全桥LLC变换器中全桥电路中开关功率管的工作逻辑，使变压器TA、TB次级输出整流部分工作于串联模式，能够满足高电压输出的需求。
并联工作模式中，正半周工作时序控制如图2所示：
正半周工作时，第一全桥LLC单元的开关功率管MA1、MA4导通，MA2、MA3关断；第一变压器TA初级侧流向如图虚线所示，由VIN+-MA1-CSA-LSA-(LMA和TA并联分流)-MA4-VIN-，电流从同名端流向异名端；第一变压器TA次级侧电流流向如图虚线所示，由TA-DA1- (CO1和R1并联分流)-DA4-TA，电流从异名端流向同名端；第一全桥整流电路的输出整流后电压Va上正下负，电压大小为第一变压器TA次级绕组电压减去二极管DA1、DA4上压降。
第二全桥LLC单元的开关功率管MB2、MB3导通，MB1、MB4关断；第二变压器TB初级侧电流流向如图虚线所示，由VIN+-MB2-(LMB和TB并联分流)-LSB-CSB—MB3-VIN-，电流从异名端流向同名端；第二变压器TB次级侧电流流向如图虚线所示，由TB-DB2- (CO1和R1并联分流)-DB3-TB，电流从同名端流向异名端；第二全桥整流电路的输出整流后电压Vb上正下负，电压大小为第二变压器TB次级绕组电压减去二极管DB2、DB3上压降。
由于Va和Vb相对负载R1极性相同，均为上正下负，流过负载电阻R1的电流方向相同，实现了变压器TA、TB次级输出整流部分工作于并联模式，为负载电阻R1提供功率。
并联工作模式中，负半周工作时序控制如图3所示：
第一全桥LLC单元的开关功率管MA2、MA3导通，MA1、MA4关断；第一变压器TA初级侧电流流向如图虚线所示，由VIN+-MA2 -(LMA和TA并联分流) -LSA-CSA –MA3-VIN-，电流从异名端流向同名端；第一变压器TA次级侧电流流向如图虚线所示，由TA-DA2- (CO1和R1并联分流)-DA3-TA，电流从同名端流向异名端；输出整流后电压Va上正下负，电压大小为TA次级绕组电压减去二极管DA2、DA3上压降。
第二全桥LLC单元的开关功率管MB1、MB4导通，MB2、MB3关断；第二变压器TB初级侧电流流向如图虚线所示，由VIN+-MB1-CSB-LSB-(LMB和TB并联分流) –MB4-VIN-，电流从同名端流向异名端；第二变压器TB次级侧电流流向如图虚线所示，由TB-DB1- (CO1和R1并联分流)-DB4-TB，电流从异名端流向同名端；输出整流后电压Vb上正下负，电压大小为TB次级绕组电压减去二极管DB1、DB4上压降；
由于Va和Vb相对负载R1极性相同，均为上正下负，流过负载电阻R1的电流方向相同，实现了变压器TA、TB次级输出整流部分工作于并联模式，为负载电阻R1提供功率。
在并联模式时，第一变压器TA、第二变压器TB次级侧的连接点处，电流同时从外部流向变压器次级绕组，或同时从变压器次级绕组流出，两个次级连接线上无电流流过，次级绕组输出电流在负载上的流向相同，增大输出电流。
串联工作模式中，正半周工作时序控制如图4所示：
第一全桥LLC单元的开关功率管MA1、MA4导通，MA2、MA3关断；第一变压器TA初级侧电流流向如图虚线所示，由VIN+-MA1-CSA-LSA-(LMA和TA并联分流)-MA4-VIN-，电流从同名端流向异名端；
第二全桥LLC单元的开关功率管MB1、MB4导通，MB2、MB3关断；第二变压器TB初级侧电流流向如图虚线所示，由VIN+-MB1-CSB-LSB-(LMB和TB并联分流)-MB4-VIN-，电流从同名端流向异名端；
第一全桥LLC单元与第一变压器TA初级的电流流向，与第二全桥LLC单元与第二变压器TB初级的电流流向相同。
第一变压器TA次级侧、第二变压器TB次级侧电流流向如图虚线所示，由TA-DA1-(CO1和R1并联分流)-DB4-TB-TA，电流在二个变压器次级侧的流向，都是从异名端流向同名端，并流经两个次级的连线；输出整流后，第一变压器TA次级侧电压Va和第二变压器TB次级侧电压Vb，均为上正下负，Va的负极接Vb的正极，流过负载电阻R1的电流方向相同，加在电阻R1上的电压为Va+Vb减去二极管DA1、DB4上压降，实现了变压器TA、TB次级输出整流部分工作于串联模式，为负载电阻R1提供功率；输出电压约为并联模式工作时输出电压的2倍，输出电流约为并联模式工作时输出电流的一半，实现了提高电压，保持输出电压电流的乘积不变，即输出功率不变。
串联工作模式中，负半周工作时序控制如图5所示：
第一全桥LLC单元的开关功率管MA2、MA3导通，MA1、MA4关断；第一变压器TA初级侧电流流向如图虚线所示，由VIN+-MA2-(LMA和TA并联分流) -LSA -CSA –MA3-VIN-，电流从从异名端流向同名端；
第二全桥LLC单元的开关功率管MB2、MB3导通，MB1、MB4关断；第二变压器TB初级侧电流流向如图虚线所示，由VIN+-MB2-(LMB和TB并联分流) -LSB -CSB –MB3-VIN-，电流从异名端流向同名端；
第一全桥LLC单元与第一变压器TA初级的电流流向，与第二全桥LLC单元与第二变压器TB初级的电流流向相同。
第一变压器TA次级侧、第二变压器TB次级侧电流流向如图虚线所示，由TA- TB-DB2- (CO1和R1并联分流)-DA3 -TA，电流在二个变压器次级侧的流向，都是从同名端流向异名端，并流经两个次级的连线；输出整流后，第一变压器TA次级侧电压Va和第二变压器TB次级侧电压Vb，均为上正下负，Vb的负极接Va的正极，流过负载电阻R1的电流方向相同，加在电阻R1上的电压为Va+Vb减去二极管DA3、DB2上压降，实现了变压器TA、TB次级输出整流部分工作于串联模式，为负载电阻R1提供功率；输出电压约为并联模式工作时输出电压的2倍，输出电流约为并联模式工作时输出电流的一半，实现了提高电压，保持输出电压电流的乘积不变，即输出功率不变。
在并联模式时，第一变压器TA、第二变压器TB次级侧的连接点处，电流从第一变压器次级流出后流向第二变压器次级绕组，或从第二变压器次级流出后流向第一变压器次级绕组，两个次级连接线上有电流流过，次级绕组输出电压在负载上叠加，提高输出电压。
具体实施例二
本申请的一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，如图6所示，与具体实施例一不同之处在于，第一变压器的次级绕组连接开关的一端，开关的另一端连接第二变压器的次级绕组。
具体实施例三
本申请的一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，如图6所示，包括N个全桥LLC变换器单元Ⅰ，各全桥LLC变换器单元Ⅰ的输入端并联连接，输出端并联连接，在每个全桥LLC变换器单元Ⅰ中，第一变压器的次级绕组连接第二变压器的次级绕组。
以上拓扑中，输入电压只有VIN+/VIN-二个电平，但在在际工程应用中，为满足输入、输出电压更高、功率更大的需求，将二个全桥LLC单元串联，该结构输入电压又多了一种1/2VIN电平，即为三电平结构，该种三电平电路结构在实际工程应用时由于谐振电感电容等参数存在差异性，导致在输出串联工作状态时，第一变压器初级侧与第二变压器初级侧全桥中存在不均压问题，为克服此问题，在两个桥臂1/2 VIN间并入电阻起到均衡电压的作用。
具体实施例四
本申请的一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，如图7所示，包括二路结构相同的全桥LLC变换器单元Ⅱ，每路全桥LLC变换器单元Ⅱ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单元与第二全桥LLC单元串联连接，在串联点引出电压平衡点；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ的电压平衡点与第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ的电压平衡点之间连接平衡电阻；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第一全桥LLC变换器的第一变压器次级异名端，连接第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第二全桥LLC变换器的第二变压器次级同名端；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第二全桥LLC变换器的第二变压器次级异名端，连接第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第一全桥LLC变换器的第一变压器次级同名端。
具体地，第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ中包括二个结构相同的全桥LLC变换器A/B，本申请中的全桥LLC变换器的结构与具体实施例一中的全桥LLC变换器结构相同，不再赘述。
全桥LLC变换器A的全桥LLC单元A与全桥LLC变换器B的全桥LLC单元B串联连接，在串联点引出电压平衡点M1。
同样地，第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ中包括二个结构相同的全桥LLC变换器C/D。
全桥LLC变换器C的全桥LLC单元C与全桥LLC变换器D的全桥LLC单元D串联连接，在串联点引出电压平衡点M2。
在电压平衡点M1、电压平衡点M2之间连接平衡电阻Rm1。
变压器B的次级同名端连接变压器C的次级异名端，变压器D的次级同名端连接变压器A的次级异名端。
所有变压器次级的全桥整流电路并联连接。
此三电平拓扑，能够降低开关功率管的耐压，或，在耐压不变的情况下，能够提高输入电压范围，其简化图如图8所示。
本具体实施例的开关时序，进行交错，以减小输入输出纹波电流，如全桥LLC单元A/D的开关时序相同，全桥LLC单元B/C的开关时序相同， 360度除以2等于180度，全桥LLC单元A/D的开关时序交错度等于180度。
在本具体实施例的拓扑结构基础上，输出端连接滤波电路，得到本申请的一种全桥LLC恒功率宽范围变换器电路。
具体实施例五
本申请的一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，如图9所示，与具体实施例四相比，增加了具体实施例四所述的拓扑数量，相邻两个具体实施例四所述拓扑的平衡电压点之间，设置平衡电阻。
具体地，包括了二路具体实施例四所述拓扑结构，第一路包括ABCD四个全桥LLC单元和对应的全桥整流电路，第二路包括了EFGH四个全桥LLC单元和对应的全桥整流电路，在第一路的电压平衡点M2与第二路的电压平衡点M3处，连接有平衡电阻Rm2，以达到均衡电压的作用同，使全桥LLC单元串联组合电压平衡点的电压为输入电压的一半。
将所有八个全桥LLC单元的开关时序进行交错，变压器次级绕组是连接在一起的，对应的全桥LLC单元开关时序相同，如全桥LLC单元A/D的开关时序相同，全桥LLC单元B/C的开关时序相同，全桥LLC单元E/H的开关时序相同，全桥LLC单元F/G的开关时序相同。相邻两个开关时序之间交错，交错度等于90度。
或将全桥LLC单元分组，全桥LLC单元A/D/E/H为一组，其开关时序相同，全桥LLC单元B/C/F/G为一组，其开关时序相同，两组开关时序之间交错，交错度等于180度。
将开关时序交错，能够减少输入输出纹波电流。
具体实施例六
本申请的一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，如图10所示，包括3个全桥LLC变换器单元Ⅱ、3个开关单元、2个平衡电阻，3个全桥LLC变换器单元Ⅱ结构相同。各全桥LLC变换器单元Ⅱ包括两个结构相同的全桥LLC变换器；全桥LLC变换器中的变压器初级连接全桥LLC单元，次级连接全桥整流电路，两个全桥LLC单元串联连接，串联点作为电平平衡点；所有全桥LLC变换器单元Ⅱ中的全桥LLC单元串联组合并联连接，相邻全桥LLC变换器单元Ⅱ中的全桥LLC单元串联组合的电平平衡点之间连接平衡电阻。
第1全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第一个变压器TA次级异名端，连接第2全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第二变压器TD次级同名端；第2全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第一个变压器TC次级异名端，连接第3全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第二变压器TF次级同名端；第1全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第二个变压器TB次级异名端，连接第3全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第一变压器TE次级同名端，所有全桥整流电路并联连接。
具体实施例七
本申请的一种全桥LLC恒功率宽范围变换器电路，如图10所示，包括滤波电路和具体实施例六所述的全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，滤波电路连接具体实施例六所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑的输出端。
其全桥LLC单元的控制时序为：全桥LLC单元A和全桥LLC单元D开关时序相同、全桥LLC单元C和全桥LLC单元F开关时序相同、全桥LLC单元E和全桥LLC单元B开关时序相同，两组开关时序之间,进行120度交错，3组开关时序等分360度。
具体实施例八
本申请的一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，如图11所示，4个全桥LLC变换器单元Ⅱ、4个开关单元、3个平衡电阻，4个全桥LLC变换器单元Ⅱ结构相同。
与具体实施例六相比，多了一路全桥LLC变换器单元Ⅱ、1个开关单元、1个平衡电阻，具体地，增加了一路全桥LLC变换器单元Ⅱ，包括二个全桥LLC单元G/H，相应地变压器TG/TH及相应地全桥整流电路。
所有全桥LLC变换器单元Ⅱ中的全桥LLC单元串联组合并联连接，相邻全桥LLC变换器单元Ⅱ中的全桥LLC单元串联组合的电平平衡点之间连接平衡电阻，在二个LLC单元G/H的串联点M4处，与二个LLC单元E/F的串联点M3处，连接平衡电阻Rm3。
第1全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第一个变压器TA次级异名端，连接第2全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第二变压器TD次级同名端；第2全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第一个变压器TC次级异名端，连接第3全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第二变压器TF次级同名端；第3全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第一个变压器TE次级异名端，连接第4全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第二变压器TH次级同名端；第1全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第二个变压器TB次级异名端，连接第4全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第一变压器TG次级同名端，所有全桥整流电路并联连接。
对于多于4个全桥LLC变换器单元Ⅱ，以此类推。
具体实施例九
本申请的一种全桥LLC恒功率宽范围变换器电路，如图11所示，包括滤波电路和具体实施例八所述的全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，滤波电路连接具体实施例八所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑的输出端。
其全桥LLC单元控制时序为：全桥LLC单元A和全桥LLC单元D开关时序相同、全桥LLC单元C和全桥LLC单元F开关时序相同、全桥LLC单元E和全桥LLC单元H开关时序相同、全桥LLC单元G和全桥LLC单元B开关时序相同，全桥LLC单元A/D、全桥LLC单元C/F、全桥LLC单元E/H、全桥LLC单元G/B可依次相移90度进行交错工作，对360进行4等分。
对于多于4个全桥LLC变换器单元Ⅱ，以此类推。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，其特征在于：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。
2.根据权利要求1所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，其特征在于：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。
3.根据权利要求1所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，其特征在于：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。
4.一种全桥LLC恒功率宽范围变换器电路，其特征在于：包括滤波电路、至少一路权利要求1或2或3所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑的输入端并联连接，输出端并联连接，各路所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑中的第一变压器次级一端，连接第二变压器次级一端。
5.一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑控制方法，其特征在于：包括如权利要求1所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，第一全桥LLC变换器的第一变压器次级的异名端连接第二全桥LLC变换器的第二变压器次级的同名端，控制二个全桥LLC单元中各开关功率管的开关时序，使二个变压器次级绕组极性相反，二个全桥LLC变换器次级侧输出工作于并联模式，增大输出电流；或使二个变压器次级绕组极性相同，二个全桥LLC变换器次级侧输出工作于串联模式，提高输出电压。
6.根据权利要求5所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑控制方法，其特征在于：工作于并联模式时，各开关功率管的开关时序：在交流正半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端；在交流负半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端；二个变压器次级侧输出工作于并联模式。
7.根据权利要求5所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑控制方法，其特征在于：工作于串联模式时，各开关功率管的开关时序：在交流正半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从异名端流向同名端；在交流负半周期，控制第一全桥LLC变换器的全桥开关管，使第一变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端，第二全桥LLC变换器的全桥开关管，使第二变压器中次级侧的电流从同名端流向异名端；二个变压器次级侧输出工作于串联模式。
8.一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，其特征在于：包括二路结构相同的全桥LLC变换器单元Ⅱ，每路全桥LLC变换器单元Ⅱ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单元与第二全桥LLC单元串联连接，在串联点引出电压平衡点；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ的电压平衡点与第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ的电压平衡点之间连接平衡电阻；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第一全桥LLC变换器的第一变压器次级异名端，连接第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第二全桥LLC变换器的第二变压器次级同名端；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第二全桥LLC变换器的第二变压器次级异名端，连接第二路全桥LLC变换器单元Ⅱ中第一全桥LLC变换器的第一变压器次级同名端。
9.一种全桥LLC恒功率宽范围变换器电路，其特征在于：包括滤波电路、至少一路如权利要求8所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑并联连接；所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑中的全桥LLC单元串联组合并联连接，相邻两个所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑的电平平衡点之间连接平衡电阻；所有全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑中的全桥整流电路输出端并联连接，并与滤波单元连接。
10.一种全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，其特征在于：包括M路全桥LLC变换器单元Ⅱ、M-1个平衡电阻，各全桥LLC变换器单元Ⅱ包括两个结构相同的全桥LLC变换器，全桥LLC变换器中的变压器初级连接全桥LLC单元，次级连接全桥整流电路，两个全桥LLC单元串联连接，串联点作为电平平衡点；所有全桥LLC变换器单元Ⅱ中的全桥LLC单元串联组合并联连接，相邻全桥LLC变换器单元Ⅱ中的全桥LLC单元串联组合的电平平衡点之间连接平衡电阻；第i路全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第一个变压器次级异名端，连接第i+1路全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第二变压器次级同名端；第一路全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第二个变压器次级异名端，连接第M路全桥LLC变换器单元Ⅱ中的第一变压器次级同名端，所有全桥整流电路并联连接，其中，M为大于等于3的正整数，i为小于M的正整数。
11.一种全桥LLC恒功率宽范围变换器电路，其特征在于：包括滤波单元、至少一路如权利要求10所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑，所述全桥LLC恒功率宽范围变换器拓扑的所有全桥整流电路并联连接，且与连接滤波电路连接。
12.一种全桥LLC恒功率宽范围变换器电路控制方法，其特征在于：采用如权利要求4或9或11所述全桥LLC恒功率宽范围变换器电路，各路所述全桥LLC恒功率宽范围变换器电路的开关时序交错，交错度等于360度被电路数量等分值；或对电路进行分组，各组间的开关时序交错，交错度等于360度被电路分组数量等分值；或在电路内进行开关时序交错，交错度等于360度被拓扑路数量等分值；或在同一拓扑内进行开关时序交错，交错度等于360度被全桥LLC变换器单元数量等分值，对应变压器次级相连接的变压器初级所连接的全桥LLC单元，采用同一开关时序。
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