[发明专利]一种多路均流的LLC谐振变换器

说明书

本发明公开了一种多路均流的LLC谐振变换器，包括N个串联的输入电容、N个谐振变换器模块和输出电容C_o，其中N为自然数；第N个输入电容C_inN的正端接第N‑1个输入电容C_in(N‑1)的负端，第N个输入电容C_inN的负端接输入电源的负端和第N个谐振变换器模块的负输入端，第N个谐振变换器模块的正输出端接输出电容C_o的正端和输出负载的一端，第N个谐振变换器模块的负输出端接输出电容C_o的负端和输出负载的另一端。本发明具有自动均流功能，并且可以有效提升每相输入电压，减小变换器原边电流，提高系统整体效率。

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，涉及一种多路均流的LLC谐振变换器。

背景技术

近年来，随着对电力电子变换器高效率、高功率密度地不断追求。LLC谐振变换器以其结构简单、损耗小、功率密度高等优点，被广泛应用于各种直流-直流电能变换领域。而在中大功率应用领域，受制于单路变换器有限的功率传输能力，通常采用基于模块化设计的多路变换器实现串并联组合。各功率单元结构相同，能够实现模块化设计，有利于设备标准化以及成本控制，从而满足输入输出高电压和大电流的应用需求。

然而在实际多路并联系统中，每个模块由于制作工艺的偏差、元器件的参数差异以及环境变化引起的参数变化等原因，导致每一路变换器分担的负载电流大小不一，这将严重影响整个系统的效率、可靠性和寿命。对于采用相同频率控制的多路LLC谐振变换器该问题尤为突出，谐振功率元件之间较小的谐振元件参数差别都将会造成模块间严重的负载电流不均衡。

针对多路变换器不均流的问题，一种现有技术给出了一种基于电压增益自动调节法的两相变换器连接方式，参见图1，在该输入串联输出并联的(Input Series OutputParallel,ISOP)结构中，由于每相模块10的输入电压为输入侧串联电容电压，输入串联电容电压可以根据每相模块10功率自动调节电压增益实现均流，但是这种结构每相输入电压只有直流母线电压的1/2，原边电流相比输入并联输出并联(Input Parallel OutputParallel,IPOP)结构增大，导致变换器的导通损耗增加。图2则为根据图1框图具体构造出的两相ISOP的LLC谐振变换器。当将该方案进一步扩展到N路模块化变换器的连接，则每相输入电压将进一步减小为直流母线电压的1/N。

另一种现有技术则提出了另一种类似的适用于IPOP交错并联LLC谐振变换器的方法，其电路参见图3，该方法利用在输入侧插入电容，利用飞跨电容的充放电平衡特性去实现功率平衡和均流，但该方法同样存在每相输入电压只有直流母线电压1/2的问题，进而导致原边电流增大、损耗增加。

由此可知，上述两种方法尽管都能有效解决多路变换器的均流问题，但同时又会引入多路变换器损耗增加的新问题。为了有效解决多路谐振变换器各相不均流，同时提高整个系统的转换效率以及可靠性，针对多路LLC谐振变换器的均流问题提出行之有效的方案是一项非常具有实际意义和挑战性的工作。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种基于输入电压分解和重构技术的多路均流LLC谐振变换器，该电路具有自动均流功能，并且可以有效提升每相输入电压，减小变换器原边电流，提高系统整体效率。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：包括N个串联的输入电容、N个谐振变换器模块和输出电容C_o，其中N为自然数；