[发明专利]全桥LLC谐振DC/DC变换器的输出电压控制装置以及方法

说明书

技术领域

本发明属于DC/DC变换器控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种全桥LLC谐振DC/ DC变换器的输出电压控制装置以及方法。

背景技术

随着社会的快速发展，大众对能源、环境等问题的日益关注，电动汽车作为新型汽 车，以其在环保方面的突出优势成为新型汽车的重要发展发向。为了提高电动汽车的适用 性，需要缩短电动汽车电池的充电时间，那么就需要对高压大功率变换器进行深入研究。目 前在电动汽车充电机的研究当中，三相功率因数校正一般以三相380VAC±20％输入，经过 其中的整流拓扑后直流母线电压较高，增加了后级直流变换器开关管上的电压应力，因此 采用合适的软开关DC/DC变换器以及相应的控制方法是很有必要的。

目前应用最广泛的DC/DC变换器是移相全桥ZVS(ZeroVoltageSwitch，零电压开 关)PWM(PulseWidthModulation，脉宽调制)变换器，而现有的各种移相全桥DC/DC变换器 有其各自的优点，但是都存在轻载时难以实现ZVS，副边整流二极管反向恢复的问题以及输 入电压和转换器转换效率矛盾等缺点，而全桥LLC谐振DC/DC变换器可以改善这些缺点，从 而成为研究热点。

图1是全桥LLC谐振DC/DC变换器的电路图。如图1所示，V_in表示输入直流电压源，C₁和C₂为输入分压电容，其容值较大；8只开关管组成了全桥变换器的四只桥臂，将每只桥臂 中与输入直流电压源连接的开关管记为Q_i1(即图1中Q₁₁～Q₄₁)，另一只与Q_i1连接的开关管记 为Q_i2(即图1中Q₁₂～Q₄₂)，i＝1,2,3,4；每只开关管上并联一个吸收电容C_rij同时反向并联二 极管D_ij，j＝1,2；谐振电感、谐振电容C_r串联在变压器T_r原边，与并联在变压器T_r原边的励磁 电感L_m构成谐振网络；使用飞跨电容C₃、C₄和4只二极管VD₁～VD₄使得开关管的电压钳位在 V_in/2；变压器T_r副边采用二极管D_R1～D_R4进行整流。

应用于电动汽车充电机的DC/DC变换器需要满足两个条件：

1、实现DC/DC变换器中主开关管的零电压开关(ZVS)；

2、经过三相PFC整流后，DC/DC变换器的输入直流电压在550V～800V的范围之间， 而输出电压V_o的范围一般为0.3V_in＜V_o＜V_in，且一般的电动汽车充电机中采用的高频变压 器的变比基本上为1:1，因此整个变换器需要工作在降压模式。

对于全桥LLC谐振DC/DC变换器而言，只要确定其输入阻抗Z_in的性质，就可以确定 实现ZVS的条件，而Z_in的性质由Z_in的虚部I_m(Z_in(jw_s))决定，当I_m(Z_in(jw_s))＞0时Z_in(jw_s)为 感性；当I_m(Z_in(jw_s))＜0时Z_in(jw_s)为容性；当I_m(Z_in(jw_s))＝0时，Z_in(jw_s)为纯阻性，w_s表示 开关角频率。设置变压器T_r的变比N为1:1，令Q＝(w₀L_r)/R，仿真得到全桥LLC谐振DC/DC变换 器的不同Q值下输入阻抗虚部变化图。