本發(fā)明涉及電氣技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙向全橋LLC變換電路及汽車。

背景技術(shù)：

目前，雙向全橋LLC變換電路僅在變壓器原邊側(cè)與第一變換電路之間設(shè)有第一諧振電路，這樣在功率正向傳輸時(shí)，第一諧振電路起到穩(wěn)定輸出電壓、提高工作效率的作用。但是在功率反向傳輸時(shí)無法實(shí)現(xiàn)零電壓控制，且工作效率較低，輸入電壓范圍小。例如，在變壓器的副邊側(cè)與第二變換電路之間設(shè)置第二諧振電路。這樣，能量從第一變換電路傳輸至第二變換電路時(shí)，第二諧振電路的第二諧振電容的影響未被考慮，而是直接忽略該諧振電容的作用。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的交流等效電路與LLC諧振電路的交流等效電路一致，對(duì)應(yīng)增益特性也保持一致。但實(shí)際上如果第一諧振電路的第一諧振電容與第二諧振電容的電容值接近時(shí)，則正向運(yùn)行時(shí)在第二諧振電容的影響下，電路的電壓增益在大于第一諧振電路的第一諧振電容與第一諧振電感決定的諧振頻率的高頻段還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)增益峰值點(diǎn)。這樣，電路在變頻運(yùn)行時(shí)電壓增益可能會(huì)隨頻率的升高而增大，使控制電路進(jìn)入正反饋，并且第二諧振電容的使電路實(shí)現(xiàn)零電壓控制的工作頻率范圍大大縮小，不利于電路優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種雙向全橋LLC變換電路及汽車，解決了雙向全橋LLC變換電路在反向傳輸時(shí)工作效率低，輸入電壓范圍小的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙向全橋LLC變換電路，包括：

變壓器；

第一變換電路；

連接于所述變壓器與所述第一變換電路之間的第一諧振電路；

與所述第一諧振電路并聯(lián)連接的第一控制開關(guān)；

第二變換電路；

連接于所述變壓器與所述第二變換電路之間的第二諧振電路；

與所述第二諧振電路并聯(lián)連接的第二控制開關(guān)；

其中，在雙向全橋LLC變換電路的功率傳輸方向從所述第一變換電路流到所述第二變換電路時(shí)，所述第一控制開關(guān)呈斷開狀態(tài)，所述第二控制開關(guān)呈閉合狀態(tài)；在雙向全橋LLC變換電路的功率傳輸方向從所述第二變換電路流到所述第一變換電路時(shí)，所述第一控制開關(guān)呈閉合狀態(tài)，所述第二控制開關(guān)呈斷開狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述第一變換電路包括：第一功率開關(guān)、第二功率開關(guān)、第三功率開關(guān)和第四功率開關(guān)；其中所述第一功率開關(guān)和所述第四功率開關(guān)構(gòu)成第一橋臂；所述第二功率開關(guān)和所述第三功率開關(guān)構(gòu)成第二橋臂；

所述第一諧振電路的一端連接于所述第一功率開關(guān)和所述第三功率開關(guān)之間的第一連接端，所述第一諧振電路另一端連接于所述變壓器的原邊的第一端；

所述變壓器的原邊的第二端連接于所述第二功率開關(guān)和所述第四功率開關(guān)之間的第二連接端。

優(yōu)選地，所述第一功率開關(guān)、所述第二功率開關(guān)、所述第三功率開關(guān)和所述第四功率開關(guān)為功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。

優(yōu)選地，所述第一諧振電路包括：第一電容和第一電感；其中，

所述第一電容的一端分別與所述第一連接端、所述第一控制開關(guān)的第一端連接，所述第一電容的另一端與所述第一電感連接；

所述第一電感的另一端分別與所述變壓器的原邊的第一端、所述第一控制開關(guān)的第二端連接。

優(yōu)選地，所述第二變換電路包括：第五功率開關(guān)、第六功率開關(guān)、第七功率開關(guān)和第八功率開關(guān)；其中所述第五功率開關(guān)和所述第八功率開關(guān)構(gòu)成第三橋臂；所述第六功率開關(guān)和所述第七功率開關(guān)構(gòu)成第四橋臂；

所述第二諧振電路的一端連接于所述第五功率開關(guān)和所述第七功率開關(guān)之間的第三連接端，所述第二諧振電路的另一端連接于所述變壓器的副邊的第一端；

所述變壓器的副邊的第二端連接于所述第六功率開關(guān)和所述第八功率開關(guān)之間的第四連接端。

優(yōu)選地，所述第五功率開關(guān)、所述第六功率開關(guān)、所述第七功率開關(guān)和所述第八功率開關(guān)為功率MOSFET。

優(yōu)選地，所述第二諧振電路包括：第二電容和第二電感；其中，

所述第二電容的一端分別與所述第三連接端、所述第二控制開關(guān)的第一端連接，所述第二電容的另一端與所述第二電感連接；

所述第二電感的另一端分別與所述變壓器的副邊的第一端、所述第二控制開關(guān)的第二端連接。

優(yōu)選地，所述第一控制開關(guān)包括第一繼電器。

優(yōu)選地，所述第二控制開關(guān)包括第二繼電器。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種汽車，包括車載供電系統(tǒng)，其中所述車載供電系統(tǒng)包括上述的雙向全橋LLC變換電路。

本發(fā)明的實(shí)施例的有益效果是：

上述方案中，通過在設(shè)置于第一變換電路與變壓器之間的第一諧振電路上并聯(lián)第一控制開關(guān)，在設(shè)置于第二變換電路與變壓器之間的第二諧振電路上并聯(lián)第二控制開關(guān)。一方面，在功率傳輸方向?yàn)閺牡谝蛔儞Q電路流向第二變換電路的正向傳輸時(shí)，第一控制開關(guān)處于斷開狀態(tài)，第二控制開關(guān)處于閉合狀態(tài)，保證正向傳輸時(shí)的工作效率以及輸出電壓穩(wěn)定，以免正向傳輸時(shí)引入第二諧振電路的電容造成電路實(shí)現(xiàn)零電壓控制的工作頻率縮小。另一方面，在功率傳輸方向?yàn)閺牡诙儞Q電路流向第一變換電路的反向傳輸時(shí)，第一控制開關(guān)處于閉合狀態(tài)，第二控制開關(guān)處于斷開狀態(tài)，保證電路在反向傳輸時(shí)可以實(shí)現(xiàn)零電壓控制，并且提高了反向傳輸時(shí)的工作效率，保證輸出電壓穩(wěn)定。本方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，保證電路正向傳輸和反向傳輸?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)下的硬件參數(shù)一致，在雙向工作時(shí)均可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的LLC諧振，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，避免控制的復(fù)雜性。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明實(shí)施例的雙向全橋LLC變換電路的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2表示本發(fā)明實(shí)施例的雙向全橋LLC變換電路的示意圖；

圖3表示本發(fā)明實(shí)施例的變換電路在正向傳輸時(shí)的能量流動(dòng)示意圖之一；

圖4表示本發(fā)明實(shí)施例的變換電路在正向傳輸時(shí)的能量流動(dòng)示意圖之二；

圖5表示本發(fā)明實(shí)施例的變換電路在反向傳輸時(shí)的能量流動(dòng)示意圖之一；

圖6表示本發(fā)明實(shí)施例的變換電路在反向傳輸時(shí)的能量流動(dòng)示意圖之二。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙向全橋LLC變換電路，包括：變壓器1；第一變換電路2；連接于所述變壓器1與所述第一變換電路2之間的第一諧振電路3；與所述第一諧振電路3并聯(lián)連接的第一控制開關(guān)4；第二變換電路5；連接于所述變壓器1與所述第二變換電路5之間的第二諧振電路6；與所述第二諧振電路6并聯(lián)連接的第二控制開關(guān)7。

其中，在雙向全橋LLC變換電路的功率傳輸方向從所述第一變換電路2流到所述第二變換電路5時(shí)，所述第一控制開關(guān)4呈斷開狀態(tài)，所述第二控制開關(guān)7呈閉合狀態(tài)；在雙向全橋LLC變換電路的功率傳輸方向從所述第二變換電路5流到所述第一變換電路2時(shí)，所述第一控制開關(guān)4呈閉合狀態(tài)，所述第二控制開關(guān)7呈斷開狀態(tài)。

具體的，該雙向全橋LLC變換電路為直流-直流變換電路。在第一變換電路2的第一端連接直流供電電源，即功率傳輸方向?yàn)閺牡谝蛔儞Q電路2流向第二變換電路5的正向傳輸時(shí)，第一變換電路2作為逆變電路，第二變換電路5作為整流電路，第一控制開關(guān)4處于斷開狀態(tài)，第二控制開關(guān)7處于閉合狀態(tài)，此時(shí)第二諧振電路6視為未接入電路。直流供電電源輸出直流電經(jīng)第一變換電路2，輸出交流電。再經(jīng)過第一諧振電路3后，經(jīng)過變壓器1升壓/降壓輸出至第二變換電路5，第二變換電路5將交流電經(jīng)過整流，輸出一穩(wěn)定直流電壓。其中第一諧振電路3起到穩(wěn)定電壓、提高工作效率的作用。

在第二變換電路5的第一端連接供電電源，即功率傳輸方向?yàn)閺牡诙儞Q電路5流向第一變換電路2的反向傳輸時(shí)，第二變換電路5作為逆變電路，第一變換電路2作為整流電路，第二控制開關(guān)7處于斷開狀態(tài)，第一控制開關(guān)4處于閉合狀態(tài)，此時(shí)第一諧振電路3視為未接入電路。直流供電電源輸出直流電經(jīng)第二變換電路5，輸出交流電。再經(jīng)過第一諧振電路3后，經(jīng)過變壓器1升壓/降壓輸出至第一變換電路2，第一變換電路2將交流電經(jīng)過整流輸出一穩(wěn)定直流電壓。其中第二諧振電路起到穩(wěn)定電壓、提高工作效率的作用。

上述方案保證正向傳輸時(shí)的工作效率以及輸出電壓穩(wěn)定，以免正向傳輸時(shí)引入第二諧振電路6的電容造成電路實(shí)現(xiàn)零電壓控制的工作頻率縮小。另一方面，在反向傳輸時(shí)，保證電路在反向傳輸時(shí)可以實(shí)現(xiàn)零電壓控制，并且提高了反向傳輸時(shí)的工作效率，保證輸出電壓穩(wěn)定。本方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，保證電路正向傳輸和反向傳輸?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)下的硬件參數(shù)一致，在雙向工作時(shí)均可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的LLC諧振，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，避免控制的復(fù)雜性。

參見圖2，所述第一變換電路包括：第一功率開關(guān)Q1、第二功率開關(guān)Q2、第三功率開關(guān)Q3和第四功率開關(guān)Q4；其中所述第一功率開關(guān)Q1和所述第四功率開關(guān)Q4構(gòu)成第一橋臂；所述第二功率開關(guān)Q2和所述第三功率開關(guān)Q3構(gòu)成第二橋臂。其中功率開關(guān)為集成功率半導(dǎo)體器件。

所述第一諧振電路的一端連接于所述第一功率開關(guān)Q1和所述第三功率開關(guān)Q3之間的第一連接端，所述第一諧振電路另一端連接于所述變壓器T1的原邊的第一端；所述變壓器T1的原邊的第二端連接于所述第二功率開關(guān)Q2和所述第四功率開關(guān)Q4之間的第二連接端。

具體的，所述第一功率開關(guān)Q1、所述第二功率開關(guān)Q2、所述第三功率開關(guān)Q3和所述第四功率開關(guān)Q4為功率MOSFET。其中功率MOSFET具有驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，熱穩(wěn)定性優(yōu)以及開關(guān)速度快，工作效率高的特點(diǎn)。

其中，所述第一諧振電路包括：第一電容C1和第一電感L1；其中，所述第一電容C1的一端分別與所述第一連接端、所述第一控制開關(guān)的第一端連接，所述第一電容C1的另一端與所述第一電感L1連接；所述第一電感L1的另一端分別與所述變壓器T1的原邊的第一端、所述第一控制開關(guān)的第二端連接。

具體的，所述第一控制開關(guān)包括第一繼電器K1，其中第一繼電器K1與串聯(lián)連接的第一電容C1和第一電感L1并聯(lián)連接。第一控制開關(guān)還包括用于控制第一繼電器K1處于斷開狀態(tài)或者閉合狀態(tài)的第一控制器。

其中，所述第二變換電路包括：第五功率開關(guān)Q5、第六功率開關(guān)Q6、第七功率開關(guān)Q7和第八功率開關(guān)Q8；其中所述第五功率開關(guān)Q5和所述第八功率開關(guān)Q8構(gòu)成第三橋臂；所述第六功率開關(guān)Q6和所述第七功率開關(guān)Q7構(gòu)成第四橋臂。

所述第二諧振電路的一端連接于所述第五功率開關(guān)Q5和所述第七功率開關(guān)Q7之間的第三連接端，所述第二諧振電路的另一端連接于所述變壓器T1的副邊的第一端；所述變壓器T1的副邊的第二端連接于所述第六功率開關(guān)Q6和所述第八功率開關(guān)Q8之間的第四連接端。

具體的，所述第五功率開關(guān)Q5、所述第六功率開關(guān)Q6、所述第七功率開關(guān)Q7和所述第八功率開關(guān)Q8為功率MOSFET。

其中，所述第二諧振電路包括：第二電容C2和第二電感L2；其中，所述第二電容C2的一端分別與所述第三連接端、所述第二控制開關(guān)的第一端連接，所述第二電容C2的另一端與所述第二電感L2連接；所述第二電感L2的另一端分別與所述變壓器T1的副邊的第一端、所述第二控制開關(guān)的第二端連接。

具體的，所述第二控制開關(guān)包括第二繼電器K2，其中第二繼電器K2與串聯(lián)連接的第二電容C2和第二電感L2并聯(lián)連接。第二控制開關(guān)還包括用于控制第二繼電器K2處于斷開狀態(tài)或者閉合狀態(tài)的第二控制器。

具體的，在雙向全橋LLC變換電路處于正向傳輸狀態(tài)時(shí)，第一繼電器K1處于斷開狀態(tài)，第二繼電器K2處于閉合狀態(tài)。

參見圖3，在正半周期，第一功率開關(guān)Q1、第四功率開關(guān)Q4閉合，第二功率開關(guān)Q2、第三功率開關(guān)Q3斷開，電路的能量流動(dòng)如圖3中虛線示出。

變壓器T1左側(cè)能量從直流高壓正極依次通過第一功率開關(guān)Q1、第一電容C1、第一電感L1、變壓器T1原邊、第四功率開關(guān)Q4返回直流高壓的負(fù)極。此時(shí)第一功率開關(guān)Q1和第四功率開關(guān)Q4中的體二極管反向截止，第一變換電路作逆變電路。

變壓器T1右側(cè)能量從通過第五功率開關(guān)Q5的體二極管進(jìn)入負(fù)載，通過第八功率開關(guān)Q8的體二極管返回變壓器T1副邊。此時(shí)第五功率開關(guān)Q5和第八功率開關(guān)Q8中的場(chǎng)效應(yīng)管均處于斷開狀態(tài)，第二變換電路作整流電路。

參見圖4，在負(fù)半周期，第一功率開關(guān)Q1、第四功率開關(guān)Q4斷開，第二功率開關(guān)Q2、第三功率開關(guān)Q3閉合，電路的能量流動(dòng)如圖4中虛線示出。

變壓器T1左側(cè)能量從直流高壓正極依次通過第二功率開關(guān)Q2、變壓器T1原邊、第一電感L1、第一電容C1、第三功率開關(guān)Q3返回直流高壓負(fù)極。此時(shí)第二功率開關(guān)Q2和第三功率開關(guān)Q3中的體二極管反向截止，第一變換電路作逆變電路。

變壓器T1右側(cè)能量通過第六功率開關(guān)Q6的體二極管進(jìn)入負(fù)載，通過第七功率開關(guān)Q7的體二極管返回變壓器T1副邊。此時(shí)第六功率開關(guān)Q6和第七功率開關(guān)Q7中的場(chǎng)效應(yīng)管均處于斷開狀態(tài)，第二變換電路作整流電路。

具體的，在雙向全橋LLC變換電路處于反向傳輸狀態(tài)時(shí)，第一繼電器K1處于閉合狀態(tài)，第二繼電器K2處于斷開狀態(tài)。

參見圖5，在正半周期，第五功率開關(guān)Q5、第八功率開關(guān)Q8閉合，第六功率開關(guān)Q6、第七功率開關(guān)Q7斷開，電路的能量流動(dòng)如圖5中虛線示出。

變壓器T1右側(cè)能量從直流低壓正極依次通過第五功率開關(guān)Q5、第二電容C2、第二電感L2、變壓器T1副邊、第八功率開關(guān)Q8返回直流低壓的負(fù)極。此時(shí)第五功率開關(guān)Q5和第八功率開關(guān)Q8中的體二極管反向截止，第二變換電路作逆變電路。

變壓器T1左側(cè)能量從通過第一功率開關(guān)Q1的體二極管進(jìn)入負(fù)載，通過第四功率開關(guān)Q4的體二極管返回變壓器T1原邊。此時(shí)第一功率開關(guān)Q1和第四功率開關(guān)Q4中的場(chǎng)效應(yīng)管均處于斷開狀態(tài)，第一變換電路作整流電路。

參見圖6，在負(fù)半周期，第五功率開關(guān)Q5、第八功率開關(guān)Q8斷開，第六功率開關(guān)Q6、第七功率開關(guān)Q7閉合，電路的能量流動(dòng)如圖6中虛線示出。

變壓器T1右側(cè)能量從直流低壓正極依次通過第六功率開關(guān)Q6、變壓器T1副邊、第二電感L2、第二電容C2、第七功率開關(guān)Q7返回直流低壓負(fù)極。此時(shí)第六功率開關(guān)Q6和第七功率開關(guān)Q7中的體二極管反向截止，第二變換電路作逆變電路。

變壓器T1左側(cè)能量通過第二功率開關(guān)Q2的體二極管進(jìn)入負(fù)載，通過第三功率開關(guān)Q3的體二極管返回變壓器T1原邊。此時(shí)第二功率開關(guān)Q2和第三功率開關(guān)Q3中的場(chǎng)效應(yīng)管均處于斷開狀態(tài)，第一變換電路作整流電路。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種汽車，包括車載供電系統(tǒng)，其中所述車載供電系統(tǒng)包括上述的雙向全橋LLC變換電路。

上述方案中的車載供電系統(tǒng)，通過在設(shè)置于第一變換電路與變壓器之間的第一諧振電路上并聯(lián)第一控制開關(guān)，在設(shè)置于第二變換電路與變壓器之間的第二諧振電路上并聯(lián)第二控制開關(guān)。一方面，在功率傳輸方向?yàn)閺牡谝蛔儞Q電路流向第二變換電路的正向傳輸時(shí)，第一控制開關(guān)處于斷開狀態(tài)，第二控制開關(guān)處于閉合狀態(tài)，保證正向傳輸時(shí)的工作效率以及輸出電壓穩(wěn)定，以免正向傳輸時(shí)引入第二諧振電路的電容造成電路實(shí)現(xiàn)零電壓控制的工作頻率縮小。另一方面，在功率傳輸方向?yàn)閺牡诙儞Q電路流向第一變換電路的反向傳輸時(shí)，第一控制開關(guān)處于閉合狀態(tài)，第二控制開關(guān)處于斷開狀態(tài)，保證電路在反向傳輸時(shí)可以實(shí)現(xiàn)零電壓控制，并且提高了反向傳輸時(shí)的工作效率，保證輸出電壓穩(wěn)定。本方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，保證電路正向傳輸和反向傳輸?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)下的硬件參數(shù)一致，在雙向工作時(shí)均可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的LLC諧振，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，避免控制的復(fù)雜性。

以上所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通人員來說，在不脫離本發(fā)明所述的原理前提下還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。