[发明专利]一种宽输出电压范围的变结构LLC变换器及方法

权利要求书

1.一种宽输出电压范围的变结构LLC变换器，其特征在于，包括一次侧的逆变电路、二次侧的整流电路、连接逆变电路与整流电路的三绕组变压器和LC串联谐振腔；一次侧的逆变电路为全桥逆变电路，全桥逆变电路与LC串联谐振腔及变压器的原边绕组相连接；二次侧为整流电路，其中，两个变压器绕组分别与二极管d₁、二极管d₂以及电容C₁与电容C₂组成两个半波整流电路，电容C₁与二极管d₃串联，电容C₂与二极管d₄串联，两个串联中点通过开关管S₅连接；二次侧的整流电路输出端接输出电感及负载。

2.一种宽输出电压范围的变结构LLC变换器，其特征在于，包括一次侧的逆变电路、二次侧的整流电路、连接逆变电路与整流电路的变压器和LC串联谐振腔；一次侧的逆变电路为全桥逆变电路，全桥逆变电路与LC串联谐振腔及变压器的原边绕组相连接；二次侧为整流电路，其中，电容C₁与二极管d₃串联组成一个输出电容桥臂，电容C₂与二极管d₄组成另一个输出电容桥臂，两输出电容桥臂的电容和二极管位置相反，将两输出电容桥臂并联后接输出电感及负载；二极管d₁、二极管d₂与开关管S₅、开关管S₆组成一个变结构的桥式整流电路，其中开关管S₅、开关管S₆串联并与两个输出电容桥臂的中点相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种宽输出电压范围的变结构LLC变换器，其特征在于，多个所述变结构LLC变换器的输入并联、输出串联形成中压大功率直流变换器拓扑。

4.根据权利要求1所述的一种宽输出电压范围的变结构LLC变换器，其特征在于，所述输出电压V_o的表达式为：

V_o＝(1+d)V₂ (1)

其中，V₂为变压器二次侧绕组两端电压，d为开关管S₅的占空比。

5.根据权利要求2所述的一种宽输出电压范围的变结构LLC变换器，其特征在于，所述输出电压V_o的表达式为：

V_o＝2DV₂ (2)

其中，V₂为变压器二次侧绕组两端电压，D为开关管S₅与开关管S₆的占空比。

6.根据权利要求1或2所述的一种宽输出电压范围的变结构LLC变换器，其特征在于，所述变压器的励磁电感L_m满足：

其中t_dead表示同一桥臂开关器件的死区时间，C_s表示开关器件的结电容，f_r表示LC串联谐振腔的谐振频率。

7.根据权利要求1或2所述的一种宽输出电压范围的变结构LLC变换器，其特征在于，所述谐振电容通过谐振频率与变压器漏感满足：

其中，其中f_r表示LC串联谐振腔的谐振频率，L_r表示变压器漏感感值。

8.权利要求1所述的一种宽输出电压范围的变结构LLC变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

开关管S₅关断时，输出电容并联，输出电压等于电容两端电压，S₅导通时，两个输出电容串联，输出电压等于两个电容电压之和，通过调节开关器件占空比来调节输出电压，调压范围为1到2倍。