[发明专利]一种升压型软开关谐振变换器及其定频控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种升压型软开关谐振变换器及其定频控制方法，属于电力电子变换器技术领域。

背景技术

隔离型直流升压变换器适用于要求输入输出电气隔离且输出电压高于输入电压的场合，这类变换器在新能源发电、工业、民用、航空航天等各个领域具有广泛的应用。

传统的隔离型直流变换器，例如正激变换器、反激变换器、推挽变换器、半桥变换器、全桥变换器等，通过调整变压器的变比，都能够实现预期的升压要求。然而，单纯依靠调整变压器的变比来实现升压存在以下问题：开关器件的电压应力高，特别是变换器副边整流二极管的电压应力远高于输出电压；变压器漏感增加，引起开关器件的电压尖峰和震荡，进一步加剧了开关器件的应力、降低了可靠性和效率。此外，传统的直流变换器通常不能实现开关管的软开关，限制了变换器的效率。虽然全桥变换器通过采用移相控制可以在特定负载和输入输出电压条件下实现软开关，但是其代价是增加了变换器的导通损耗，特别是漏感引起的环流损耗，当输入电压降低时，环流损耗将急剧增加，此外，移相全桥变换器在轻载时也无法实现软开关。

LLC谐振变换器是近年来获得广泛关注的升降压型隔离变换器，当其工作在升压区间时，能够实现所有开关管的软开关，特别适合高频、高功率密度场合的应用。然而，LLC谐振变换器需要通过改变开关频率实现输出电压的调节，当负载或输入电压波动时，开关频率需要在很宽范围内变化，这给变换器的设计、分析、控制和实现都带来了极大困难。

发明内容

发明目的：

本发明针对现有技术的不足，提供一种升压型软开关谐振变换器及其定频控制方法。

技术方案：

本发明采用以下技术方案：

所述升压型软开关谐振变换器由输入源(U_in)、第一开关管(S₁)、第二开关管(S₂)、第三开关管(S₃)、第四开关管(S₄)、第五开关管(S₅)、第六开关管(S₆)、主电感(L_m)、变压器(T)、谐振电感(L_r)、第一二极管(D₁)、第二二极管(D₂)、第一谐振电容(C_r1)第二谐振电容(C_r2)、输出滤波电容(C_o)和负载(R_o)构成，变压器(T)包括原边绕组(N_P)和副边绕组(N_s)。

所述输入源(U_in)的正极与第一开关管(S₁)的漏极和第三开关管(S₃)的漏极相连，第一开关管(S₁)的源极连于第二开关管(S₂)的漏极、主电感(L_m)的一端和变压器(T)原边绕组(N_P)的同名端，变压器(T)原边绕组(N_P)的非同名端连于第三开关管(S₃)的源极、第四开关管(S₄)的漏极和主电感(L_m)的另一端，第四开关管(S₄)的源极连于第二开关管(S₂)的源极和输入源(U_in)的负极。