[发明专利]LLC谐振变换器及具有LLC谐振变换器的充电系统

说明书

本公开涉及一种LLC谐振变换器及具有LLC谐振变换器的充电系统，基于通过LC谐振确定其输出的LLC谐振变换器的特征，LLC谐振变换器及具有LLC谐振变换器的充电系统能够解决初始启动时出现的过电流产生和输出电压偏离。

技术领域

本公开涉及LLC谐振变换器及具有该LLC谐振变换器的充电系统，并且更具体地，涉及能够基于LLC谐振变换器的特性，解决初始启动时出现的过电流产生与输出电压偏离的LLC谐振变换器及具有LLC谐振变换器的充电系统，其中，LLC谐振变换器的输出由LC谐振决定。

背景技术

需要对电池充电的环境友好型车辆具有转换外部AC电力并且输出用于对电池充电的DC电力的车载充电器，电池是诸如电动车辆或插电式混合动力车辆的车辆中的驱动电机的能量源。

通常，车载充电器包括：功率因数校正电路，用于对外部AC电力的功率因数进行补偿并且将电力作为DC输出；和DC-DC变换器，将功率因数校正电路输出的DC转换成用于对电池充电的DC电压。此处，可以采用使用LC谐振的LLC谐振变换器(例如，两个电感器与一个电容器的组合(“L-L-C”)作为DC-DC变换器。

通过两个电感器和一个电容器(即，变压器外围的谐振腔)确定的谐振频率决定LLC谐振变换器的特性。LLC谐振变换器的优点在于，通过使用由两个电感器和一个电容器产生的谐振电流，能够极大地减少开关损耗与二极管损耗。进一步地，LLC谐振变换器控制开关频率(而非其中包括的开关元件的占空比)，以确定输入/输出关系，并且由此得到非线性输入/输出电压增益特性曲线。相应地，LLC谐振变换器具有的缺点在于，其控制较困难。

具体地，因为LC谐振清晰地限定增益曲线，所以在输入和输出区域之外的任意区中控制LLC谐振变换器是不可行的。例如，当在初始充电时，使用LLC谐振变换器的充电器的输出端子通过继电器连接至待充电的电池时，过电流可能流动并且设置在充电器的输出端子处的电容器可能被烧坏。由此，在连接继电器之前，应在无负载条件下执行LLC谐振变换器的电压和电流控制。然而，因为未形成LLC谐振变换器的输出电压，所以LLC谐振变换器被切换至最大开关频率。相应地，可能由于LC谐振而产生过电流，并且由此构成电路的元件可能被烧坏。在无负载条件下，开关频率应为无穷大以产生最小负载，但是，由控制开关元件的微计算机产生的最大频率的限制导致输出电压持续增加并且偏离的问题。

仅提供作为相关技术领域描述的内容来帮助理解本公开的背景技术，并且作为相关技术领域描述的内容不应被视为与本领域普通技术人员已知的相关技术领域对应。

发明内容

本公开的目标在于提供这样一种LLC谐振变换器及具有该LLC谐振变换器的充电系统，即，能够基于LLC谐振变换器的特性，解决初始启动时在无负载状态下控制电压和电流时出现的过电流产生和输出电压偏离，其中LLC谐振变换器的输出由LC谐振决定。

根据本公开的示例性实施方式，一种LLC谐振变换器可以包括：多个开关元件，连接至输入端子并且构成桥式电路；谐振腔，接收通过切换多个开关元件而形成的电力以用于谐振；变压器，具有连接至谐振腔的初级线圈和连接至负载侧的次级线圈；整流器电路，连接在次级线圈与输出端子之间；输出电容器，连接至输出端子；以及控制器，基于通过检测输出端子处的电压而获得的输出电压感测值、连接至输出端子的负载的电压、以及预设输出电压命令值，确定是否切换多个开关元件以及多个开关元件的开关占空比。

LLC谐振变换器可以进一步包括具有两端分别连接至输出端子和负载的继电器，并且当输出端子处的电压处于负载所需的正常电压范围内时，控制器可以执行继电器的短路。

在将继电器短路之前，控制器可以将开关占空比调整为具有比继电器短路之后预设施加的开关占空比更小的值。

当输出电压感测值小于或等于预设的参考值时，在继电器短路之前，控制器可以将开关占空比调整为具有比负载连接至输出端子的正常状态下设置施加的开关占空比更小的值。