[发明专利]一种可变电容的双向CLLLC谐振变换器及控制方法

说明书

本发明公开了一种可变电容的双向CLLLC谐振变换器及控制方法，包括一次侧全桥、二次侧全桥和CLLLC谐振腔；CLLLC谐振腔包括变压器T、一次侧谐振槽和二次侧谐振槽、以及直流偏置施加电路；一次侧谐振槽具有两个相串联的一次侧谐振电容C1和C2，二次侧谐振槽具有两个相串联的二次侧谐振电容C3和C4，直流偏置施加电路连接在一次侧谐振电容C1和/或二次侧谐振电容C3的两端，用于向C1和/或C3施加直流偏置。当一次侧谐振频率和二次侧谐振频率不匹配或偏离工作频率时，通过调节直流偏置施加电路中辅助开关的占空比，从而改变一次侧谐振槽和/或二次侧谐振槽的谐振电容值，进而使得一次侧谐振频率和二次侧谐振频率相匹配或回归工作频率。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域，特别是一种可变电容的双向CLLLC谐振变换器及控制方法。

背景技术

为了实现直流微网和直流配电网之间或者不同电压等级直流配电网之间的连接，大功率直流变换器被广泛使用，以实现直流电能的传输与变换。由于传统电力变压器难以实现直流变换，直流配电系统中往往需要依靠电力电子变换器实现功率传输。双向隔离DC-DC变换器(isolated bidirectional dc-dc converter，IBDC)是一种重要的电力电子变换器，凭借其电流隔离、双向功率传输以及对称化和模块化等优点，可实现直流微网电压和功率的灵活控制，受到了广泛关注。其中，双向CLLC谐振变换器可以在几乎所有负载条件下实现一次侧主电路开关器件的零电压开关和二次侧整流二极管的零电流开关且不存在回流功率，相较于dual active bridge(DAB)变换器，功率传输效率明显提高。

双向CLLC谐振变换器一般工作在谐振频率，以保证期望的有功传输比、高效率和稳定的单位电压增益。然而由于功率开关器件、电容和变压器漏感等参数存在误差，且它们会随着实际功率和温度的变化而变化，谐振频率会偏离设定的开关频率，变换器性能将下降。此外，在变换器操作频率范围内，变换器的工作频率可能会根据不同的要求和条件而变化，导致谐振频率偏离工作频率，这也会使得变换器传输功率和效率下降，不能保持稳定的单位电压增益。

在CLLC谐振变换器中，通常，变压器一次侧和二次侧的漏感比是匝数比的平方，并且变压器漏感通常作为谐振变换器中的谐振电感，电感值无法轻易改变，所以变换器谐振电容可变时，其谐振频率也会改变。

为了改善CLLC谐振变换器性能，本发明从可变电容出发，提出了一种可变电容的双向CLLC谐振变换器，在谐振电容两端并联辅助电路，通过对辅助开关占空比设置，控制电容电压的直流偏置，从而可以精确地对谐振电容值进行调节，使变换器高效运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种可变电容的双向CLLLC谐振变换器及控制方法，该可变电容的双向CLLLC谐振变换器及控制方法能在变压器两侧谐振元件不匹配等情况导致谐振频率不一致时，调节辅助开关占空比使两侧谐振频率匹配，也可以在变换器工作频率改变时控制两侧谐振电容值从而使两侧谐振频率调整至工作频率，维持变换器传输功率和传输效率且使变换器拥有稳定的单位增益特性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种可变电容的双向CLLLC谐振变换器，包括一次侧全桥、二次侧全桥和将一次侧全桥及二次侧全桥相连接的CLLLC谐振腔。

CLLLC谐振腔包括变压器T、布设在变压器T两侧的一次侧谐振槽和二次侧谐振槽、以及直流偏置施加电路。

一次侧谐振槽具有两个相串联的一次侧谐振电容C1和C2，二次侧谐振槽具有两个相串联的二次侧谐振电容C3和C4，直流偏置施加电路连接在一次侧谐振电容C1和/或二次侧谐振电容C3的两端，用于向一次侧谐振电容C1和/或二次侧谐振电容C3施加直流偏置。