[发明专利]一种双向CLLC谐振拓扑的均压控制电路及方法

说明书

本发明提供了一种双向CLLC谐振拓扑的均压控制电路及方法，该电路包括ISOP控制系统、与ISOP控制系统连接的至少两个CLLC变换器，其中，两个CLLC变换器的母线端口串联，电池端口并联，在正向工作模式下，功率由母线端向电池端传递，在反向工作模式下，功率由电池端向母线端传递。本发明能够简单可靠的实现多个双向谐振拓扑在ISOP连接时的均压均流，可实现多个CLLC变换器的冗余及热插拔。双向谐振变换器在进行ISOP连接采用相同频率的控制策略后，每个CLLC变换器从输入侧看可以等效为串联的正阻抗，每个CLLC变换器上的电压与阻抗成正比，当CLLC变换器的一致性较好时，可以达到较好的平均效果。

技术领域

本发明涉及车载充电机技术领域，尤其涉及一种输入串联输出并联的双向CLLC谐振拓扑的均压控制电路及方法。

背景技术

电动汽车的车载充电机需要实现AC-DC的双向转换，一般由一级PFC级联DCDC完成，其中DCDC变换器需要实现双向高压大功率的转换，电压等级在400-1200V，功率等级6.6kW-22kW。双向谐振变换器因具有较高效率，较低成本而广泛应用于车载充电机中，在电压等级与功率等级逐步提升的过程中，需要多个双向谐振拓扑的串并联使用。其中多个CLLC拓扑一端进行串联与PFC整流后的母线电压相连，另一端并联与车载动力电池相连，实现电网与电池间的充放电。

针对双向CLLC谐振类拓扑输入串联输出并联(Input Series Output Parallel，ISOP)的均压均流控制策略较少，通常在该连接方式下采用专用的输入均压环采样输入侧每个模块的电压值，通过均压环路的补偿计算调整各个模块的频率，以达到功率平均的目的。另外一类对于谐振拓扑的串并联连接，是与其他DCDC变换器进行级联，将谐振拓扑作为直流变压器使用，均压均流的实现是由前一级的变换器完成的。

已有的控制策略控制环路多，并不适用于车载充电机这一复杂系统，会降低系统的可靠性，而另外一类将谐振变换器作为直流变压器使用的方式，实际上并未从本质上解决谐振变换器的在输入串联输出并联后的均压均流问题，因此急需一种简单可靠直接应用于双向谐振拓扑中的控制策略。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双向CLLC谐振拓扑的均压控制电路及方法，旨在简单可靠的实现多个双向谐振拓扑在ISOP连接时的均压均流。

为了达到上述目的，本发明提出一种双向CLLC谐振拓扑的均压控制电路，所述电路包括ISOP控制系统、与所述ISOP控制系统连接的至少两个CLLC变换器，其中，所述两个CLLC变换器的母线端口串联，电池端口并联，在正向工作模式下，功率由母线端向电池端传递，在反向工作模式下，功率由电池端向母线端传递。

本发明进一步地技术方案是，所述两个CLLC变换器包括第一CLLC变换器和第二CLLC变换器，所述第一CLLC变换器包括第一原边桥、第一副边桥和第一谐振腔，所述第一CLLC变换器的第一原边桥包括并联连接的第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂包括MOS管Q1和MOS管Q3，所述第二桥臂包括MOS管Q2和MOS管Q4，所述第一桥臂、第二桥臂分别与所述第一谐振腔连接；所述第一CLLC变换器的第一副边桥包括并联连接的第三桥臂和第四桥臂，所述第三桥臂包括MOS管Q5和MOS管Q7，所述第四桥臂包括MOS管Q6和MOS管Q8，所述第三桥臂、第四桥臂分别与所述第一谐振腔连接。

本发明进一步地技术方案是，所述第一谐振腔包括电容C1、电感L1、电感L2、变压器N1以及电容C2，其中，所述电容C1的一端与所述第一桥臂连接，另一端与所述电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与所述电感L2的一端、所述变压器1的原边的一端连接，所述电感L2的另一端、所述变压器N1的原边的另一端与所述第二桥臂连接；

所述变压器N1的副边的一端与所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端与所述第三桥臂连接，所述变压器N1的副边的另一端与所述第四桥臂连接。