[发明专利]一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子应用技术领域，尤其涉及一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器。

背景技术

近年来，为各种用电设备提供电能的开关电源正朝着低电压、大电流、体积小、重量轻、效率高、薄型化和集成化方向发展，包括为计算机的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)和数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)等高精度、高速度微处理器提供精密电源的电压调整模块，以及近年来兴起的广泛应用于电动汽车、混合动力车、不间断电源、电能质量调节电源、航空电源、新能源发电及超导储能等需要能量双向流动场合的双向开关电源，这些开关电源通过采用LLC变换器的拓扑结构，使得开关管可以在全负载范围内实现ZVS，由于该变换器副边没有滤波电感，因此如果采用全桥整流，整流二极管的电压应力仅为输出电压，而且可以实现ZCS，从而减小开关损耗。此外，为了减小LLC谐振变换器的体积，需要将其谐振变压器和谐振电感进行集成化设计。

现有技术下的LLC变换器大多采用半桥结构，只能单向运行，磁集成也只是实现了单个变压器和单个电感的集成，难以实现LLC谐振变换器的大功率、高变比、小体积和双向高效率运行。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，实现全桥LLC谐振变换器的交错并联，以及交错并联之后的双向运行和磁集成，实现LLC谐振变换器的大功率、高变比、小体积和双向高效率运行。

一种交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器，包括两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器，两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器中的谐振变压器和谐振电感采用集成磁件实现磁集成；第一路双向全桥LLC谐振变换器包括第一原边电路、第一副边电路和谐振变压器T_R1及其励磁电感L_m1；第一原边电路包括功率开关管S₁₁～S₁₄、谐振电感L₁₁和谐振电容C₁₁；第一副边电路包括功率开关管S₁₅～S₁₈、谐振电感L₁₂和谐振电容C₁₂；第二路双向全桥LLC谐振变换器包括第二原边电路、第二副边电路和谐振变压器T_R2及其励磁电感L_m2；第二原边电路包括功率开关管S₂₁～S₂₄、谐振电感L₂₁和谐振电容C₂₁；第二副边电路包括功率开关管S₂₅～S₂₈、谐振电感L₂₂和谐振电容C₂₂；每路双向全桥LLC谐振变换器的原边电路和副边电路均采用全桥式LLC谐振电路，用于实现能量的双向流通。

进一步地，一种方案是，交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器还包括两个输入电容C₁和C₂，输入电容C₁和C₂串联，串联后的输入电容C₁连接在第一路双向全桥LLC谐振变换器的两个输入端，输入电容C₂连接在第二路双向全桥LLC谐振变换器的两个输入端。

另一种方案是，交错并联磁集成双向全桥LLC谐振变换器还包括中间电容C和两路交错并联磁集成的双向Buck/Boost变换器；第一路双向Buck/Boost变换器包括功率开关管S₁、S₂和电感L₁，第二路双向Buck/Boost变换器包括功率开关管S₃、S₄和电感L₂；第一路双向Buck/Boost变换器的电感L₁和第二路双向Buck/Boost变换器的电感L₂进行反向磁耦合，形成磁集成耦合电感；交错并联后的两路双向Buck/Boost变换器的输出端与中间电容C并联，所述两路交错并联的双向全桥LLC谐振变换器的输入端均连接在中间电容C的两端。