本發(fā)明涉及諧振變換器領(lǐng)域，具體涉及一種直流多輸入單輸出諧振變換器及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和功率開關(guān)器件技術(shù)的發(fā)展，對(duì)開關(guān)電源的效率，功率密度的要求越來(lái)越高，這樣如何提高開關(guān)電源的效率與降低開關(guān)電源的體積逐漸成為研究的趨勢(shì)。

目前多輸入單輸出的諧振變換器大多使用多路llc諧振變換電路進(jìn)行交錯(cuò)并聯(lián)工作，這樣的變換器具有轉(zhuǎn)換效率高，均流效果好，輸出電壓紋波噪音小的優(yōu)點(diǎn)，但由于交錯(cuò)并聯(lián)的路數(shù)比較多，每一路llc諧振電路都存在著諧振電感和諧振變壓器這兩個(gè)磁性器件，這樣就導(dǎo)致整體電路的磁性器件很多，難以將變換器做得小型化，難以提高功率密度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種直流多輸入單輸出諧振變換器及其控制方法，使得諧振變換器具有高效率和高功率密度的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種直流多輸入單輸出諧振變換器，包括：

一對(duì)或者多對(duì)并聯(lián)的諧振變換耦合對(duì)和輸出濾波電路，每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)與所述輸出濾波電路串聯(lián)，每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)包括兩套諧振變換電路，所述諧振變換電路包括諧振電路和整流電路；每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的所述諧振電路和整流電路通過(guò)變壓器耦合，每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的兩個(gè)諧振電路通過(guò)電感耦合。

優(yōu)選地，輸出濾波電路包括濾波電容和輸出負(fù)載，所述濾波電容和所述輸出負(fù)載并聯(lián)。

優(yōu)選地，每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的所述諧振電路和整流電路通過(guò)變壓器耦合是指：

將每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的所述諧振電路的變壓器繞組和所述整流電路的變壓器繞組繞制在同一個(gè)磁芯上構(gòu)成集成變壓器。

優(yōu)選地，每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的兩個(gè)諧振電路通過(guò)電感耦合是指：

將每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中兩個(gè)諧振電路的電感繞組繞制在同一個(gè)磁芯上構(gòu)成集成電感。

優(yōu)選地，所述諧振電路包括以下之一：

半橋式llc諧振電路、二極管鉗位半橋式諧振電路、全橋式llc諧振電路。

優(yōu)選地，整流電路包括全橋整流電路或全波整流電路。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供一種上述的變換器的控制方法，包括：

輸入每個(gè)諧振電路的工作電壓的相位之間依次交錯(cuò)360°/n，所述n為諧振電路的個(gè)數(shù)；

輸入每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的兩個(gè)諧振電路的工作電壓的相位相差180°。

優(yōu)選地，控制每個(gè)諧振電路的兩個(gè)開關(guān)管交替導(dǎo)通。

優(yōu)選地，輸入每個(gè)諧振電路的工作電壓幅值相等。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的直流多輸入單輸出諧振變換器及其控制方法，相比于每路獨(dú)立的多輸入單輸出直流變換器使用的磁性器件數(shù)量更少，可以達(dá)到減少磁性器件數(shù)量，縮小器件體積提高功率密度的目的。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的直流多輸入單輸出諧振變換器的控制方法的輸入電壓示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例直流多輸入單輸出諧振變換器的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例三直流多輸入單輸出諧振變換器的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例四直流多輸入單輸出諧振變換器的示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例五直流多輸入單輸出諧振變換器的示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例六直流多輸入單輸出諧振變換器的示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例七直流多輸入單輸出諧振變換器的示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例八直流多輸入單輸出諧振變換器的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚明了，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。

如圖1和2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種直流多輸入單輸出諧振變換器，包括：

一對(duì)或者多對(duì)并聯(lián)的諧振變換耦合對(duì)和輸出濾波電路，每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)與所述輸出濾波電路串聯(lián)，每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)包括兩套諧振變換電路，所述諧振變換電路包括諧振電路和整流電路；每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的所述諧振電路和整流電路通過(guò)變壓器耦合，每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的兩個(gè)諧振電路通過(guò)電感耦合。

其中，輸出濾波電路包括濾波電容和輸出負(fù)載，所述濾波電容和所述輸出負(fù)載并聯(lián)。

每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的所述諧振電路和整流電路通過(guò)變壓器耦合是指：

將每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的所述諧振電路的變壓器繞組和所述整流電路的變壓器繞組繞制在同一個(gè)磁芯上構(gòu)成集成變壓器。

每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的兩個(gè)諧振電路通過(guò)電感耦合是指：

將每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中兩個(gè)諧振電路的電感繞組繞制在同一個(gè)磁芯上構(gòu)成集成電感。

所述諧振電路包括以下之一：

半橋式llc諧振電路、二極管鉗位半橋式諧振電路、全橋式llc諧振電路。

其中l(wèi)lc諧振電路是元件結(jié)構(gòu)的形象表示，包括兩個(gè)電感(l)和一個(gè)電容(c)產(chǎn)生諧振。

整流電路包括全橋整流電路或全波整流電路。

如圖1和2所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種直流多輸入單輸出諧振變換器的控制方法，包括：

輸入每個(gè)諧振電路的工作電壓的相位之間依次交錯(cuò)360°/n，所述n為諧振電路的個(gè)數(shù)；

輸入每對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的兩個(gè)諧振電路的工作電壓的相位相差180°。

其中，每個(gè)諧振電路的兩個(gè)開關(guān)管交替導(dǎo)通，輸入每個(gè)諧振電路的工作電壓幅值相等。

實(shí)施例一

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提出的一種多輸入單輸出直流(dc/dc)諧振變換器，其中諧振電路包括但不限于llc諧振電路，llc諧振電路系列拓?fù)浒ㄆ胀ò霕蚴?，帶有二極管鉗位半橋式，全橋式，整流電路可以采用全橋整流電路或全波整流電路。

本發(fā)明實(shí)施例以諧振電路是半橋llc諧振電路，整流電路采用全波整流電路為例說(shuō)明本實(shí)施例。所述諧振變換器，包括n個(gè)獨(dú)立的直流輸入源(n是2的整數(shù)倍)，n個(gè)llc諧振變換器原邊電路以及副邊整流電路。其中n個(gè)直流輸入源分別為：vin1、vin2、…、vinn，且這n個(gè)獨(dú)立直流輸入源 幅值相等，每個(gè)直流輸入源連接一路半橋llc諧振電路，n路半橋llc諧振電路的次級(jí)整流電路并聯(lián)工作輸出，輸出端接有濾波電容co和輸出負(fù)載ro，每路半橋llc諧振電路之間依次交錯(cuò)360°/n工作，每路半橋llc諧振電路中的開關(guān)管上管工作電壓為：v1、v3、…、v2n-1，每路半橋llc諧振電路中的開關(guān)管下管工作電壓為：v2、v4、…、v2n，所有開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)序圖如附圖1所示。

電路中開關(guān)管v1和v2交替導(dǎo)通，v3和v4交替導(dǎo)通，由此類推vn-1和vn交替導(dǎo)通。其中vin1和vinn/2+1路之間相位相差180°，vin2和vinn/2+2路之間相位相差180°，由此將n路llc諧振電路分為相位相差180°的n/2對(duì)諧振變換耦合對(duì)。將n/2對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)每對(duì)中的諧振電感繞組繞制在同一個(gè)磁芯上構(gòu)成集成電感l(wèi)1、l2、…、vn/2；將n/2對(duì)所述諧振變換耦合對(duì)中的變壓器繞組繞制在同一個(gè)磁芯上構(gòu)成集成變壓器t1、t2、…、tn/2。每一路半橋llc諧振電路連接一路全波整流電路，每路全波整流電路的輸出端并聯(lián)在一起輸出，輸出端通過(guò)輸出電容co進(jìn)行濾波，輸出負(fù)載為ro，輸出電壓vo。

每一路llc諧振電路中的諧振電感分別為：lr1、lr2、…、lrn，每一路llc諧振電路中變壓器的勵(lì)磁電感分別為：lm1、lm2、…、lmn，根據(jù)llc諧振電路的工作原理，諧振電感l(wèi)r1和lrn/2+1中的電流為正弦交流脈動(dòng)電流，兩個(gè)諧振電感中的電流相位相差180°。勵(lì)磁電感l(wèi)m1和lmn/2+1中的電流均為正弦交流脈動(dòng)電流，兩個(gè)勵(lì)磁電感中的電流相位相差相差180°。利用上述相位關(guān)系將原電路中的兩個(gè)獨(dú)立的諧振電感l(wèi)r1和lrn/2+12集成到一個(gè)磁芯組成電感l(wèi)1，諧振電感l(wèi)r1和lrn/2+1等效為串聯(lián)工作，將兩個(gè)獨(dú)立的變壓器集成為一個(gè)變壓器t1，勵(lì)磁電感l(wèi)m1和lmn/2+1等效為串聯(lián)工作，變壓器的兩個(gè)次級(jí)繞組各接一路整流電路后并聯(lián)提供輸出電壓vo。

實(shí)施例二

如附圖2所示，該變換器由以下幾部分組成：兩個(gè)獨(dú)立且幅值相等的直流輸入源vin1和vin2，兩路半橋llc諧振電路，每路半橋llc諧振電路的次級(jí)接有全波整流電路，兩路全波整流電路的輸出端并聯(lián)在一起。vin1和 vin2的幅值均為傳統(tǒng)整流器母線電壓的1/2。變壓器t1的初級(jí)是兩路并聯(lián)工作的半橋llc諧振電路，t1的次級(jí)是兩路并聯(lián)工作的全波整流電路，兩路半橋llc諧振電路分別有諧振電感l(wèi)r1和lr2，變壓器初級(jí)繞組lm1和lm2。兩路半橋llc諧振電路的相位相差180°工作，利用兩個(gè)諧振電感l(wèi)r1和lr2中電流的大小相等相位相差180°的關(guān)系，可以將兩個(gè)電感繞制在同一個(gè)電感磁芯上構(gòu)成集成的諧振電感l(wèi)1以達(dá)到減小磁性器件數(shù)量，減小功率器件的體積，提高功率密度的目的。同樣，變壓器初級(jí)繞組lm1和lm2中的電流也存在相同的關(guān)系，電流的大小相等相位相差180°，利用該關(guān)系將lm1和lm2繞制在同一個(gè)變壓器磁芯中構(gòu)成集成的變壓器t1的初級(jí)繞組，兩路llc諧振變換器變壓器的次級(jí)繞組中電流的大小相等相位相差180°，將這兩個(gè)次級(jí)繞組同時(shí)繞制在t1的次級(jí)構(gòu)成集成變壓器t1的次級(jí)繞組，每一組次級(jí)繞組分別接一個(gè)全波整流電路后再并聯(lián)在一起，這樣也可以達(dá)到減小磁性器件的數(shù)量，提高功率密度。

實(shí)施例三

與實(shí)施例二的不同在于，本實(shí)施例中，具有n個(gè)獨(dú)立幅值相等的直流輸入源，n是2的整數(shù)倍，每一路直流輸入源連接一路半橋llc諧振電路，每一路半橋llc諧振電路的變壓器次級(jí)連接一路全波整流電路，所有的全波整流電路的輸出并聯(lián)在一起輸出，獨(dú)立直流輸入源的幅值均為傳統(tǒng)整流器母線電壓的1/n。與每一路直流輸入源相連的半橋llc電路依次相位相差360°/n工作,將其中相位相差180°的兩路llc諧振電路中的電感和變壓器分別集成為一個(gè)電感和變壓器，集成后的變換器具有n/2個(gè)諧振電感和n/2個(gè)變壓器，如附圖3所示。

實(shí)施例四

與實(shí)施例二的不同在于，本實(shí)施例中，具有n個(gè)獨(dú)立幅值相等的直流輸入源，n是2的整數(shù)倍，每一路直流輸入源連接一路帶二極管鉗位半橋llc諧振電路，每一路帶有二極管鉗位的半橋llc諧振電路的次級(jí)連接一路全波整流電路，所有的全波整流電路的輸出并聯(lián)在一起輸出，獨(dú)立直流輸 入源的幅值均為傳統(tǒng)整流器母線電壓的1/n。與每一路直流輸入源相連的帶有二極管鉗位的半橋llc電路依次相位相差360°/n,將其中相位相差180°的兩路llc諧振電路中的電感和變壓器分別集成為一個(gè)電感和變壓器，集成后的變換器具有n/2個(gè)諧振電感和n/2個(gè)變壓器，如附圖4所示。

實(shí)施例五

與實(shí)施例二的不同在于，本實(shí)施例中，具有n個(gè)獨(dú)立幅值相等的直流輸入源，n是2的整數(shù)倍，每一路直流輸入源連接一路半橋llc諧振電路，每一路半橋llc諧振電路的變壓器次級(jí)連接一路全橋整流電路，所有的全橋整流電路的輸出并聯(lián)在一起輸出，獨(dú)立直流輸入源的幅值均為傳統(tǒng)整流器母線電壓的1/n。與每一路直流輸入源相連的半橋llc電路依次相位相差360°/n工作,將其中相位相差180°的兩路llc諧振電路中的電感和變壓器分別集成為一個(gè)電感和變壓器，集成后的變換器具有n/2個(gè)諧振電感和n/2個(gè)變壓器，如附圖5所示。

實(shí)施例六

與實(shí)施例二的不同在于，本實(shí)施例中，具有n個(gè)獨(dú)立幅值相等的直流輸入源，n是2的整數(shù)倍，每一路直流輸入源連接一路帶有二極管鉗位的半橋llc諧振電路，每一路帶有二極管鉗位的半橋llc諧振電路的次級(jí)連接一路全橋整流電路，所有的全橋整流電路的輸出并聯(lián)在一起輸出，獨(dú)立直流輸入源的幅值均為傳統(tǒng)整流器母線電壓的1/n。與每一路直流輸入源相連的帶有二極管鉗位的半橋llc電路依次相位相差360°/n工作,將其中相位相差180°的兩路llc諧振電路中的電感和變壓器分別集成為一個(gè)電感和變壓器，集成后的變換器具有n/2個(gè)諧振電感和n/2個(gè)變壓器，如附圖6所示。

實(shí)施例七

與實(shí)施例二的不同在于，本實(shí)施例中，具有n個(gè)獨(dú)立幅值相等的直流輸入源，n是2的整數(shù)倍，每一路直流輸入源連接一路全橋llc諧振電路， 每一路全橋llc諧振電路的次級(jí)連接一路全波整流電路，所有的全波整流電路的輸出并聯(lián)在一起輸出，獨(dú)立直流輸入源的幅值均為傳統(tǒng)整流器母線電壓的1/n。與每一路直流輸入源相連的全橋llc諧振電路依次相位相差360°/n工作,將其中相位相差180°的兩路llc諧振電路中的電感和變壓器分別集成為一個(gè)電感和變壓器，集成后的變換器具有n/2個(gè)諧振電感和n/2個(gè)變壓器，如附圖7所示。

實(shí)施例八

與實(shí)施例二的不同在于，本實(shí)施例中，具有n個(gè)獨(dú)立幅值相等的直流輸入源，n是2的整數(shù)倍，每一路直流輸入源連接一路全橋llc諧振電路，每一路全橋llc諧振電路的次級(jí)連接一路全橋整流電路，所有的全橋整流電路的輸出并聯(lián)在一起輸出，獨(dú)立直流輸入源的幅值均為傳統(tǒng)整流器母線電壓的1/n。與每一路直流輸入源相連的全橋llc諧振電路依次相位相差360°/n工作,將其中相位相差180°的兩路llc諧振電路中的電感和變壓器分別集成為一個(gè)電感和變壓器，集成后的變換器具有n/2個(gè)諧振電感和n/2個(gè)變壓器，如附圖8所示。

雖然本發(fā)明所揭示的實(shí)施方式如上，但其內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案而采用的實(shí)施方式，并非用于限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭示的核心技術(shù)方案的前提下，可以在實(shí)施的形式和細(xì)節(jié)上做任何修改與變化，但本發(fā)明所限定的保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書限定的范圍為準(zhǔn)。