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专利号: 2021111860942
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双极性输出的双向LLC谐振变换器拓扑,其特征在于:以T1高频变压器为轴心的非对称结构,包括高压侧、谐振槽和低压侧;高压侧为高匝数端,设置为半桥开关结构;低压侧为带中心抽头的两个相同匝数的低匝数端,为MOSFET管两两反向串联的推挽半桥的开关结构;能够在正向功率流动时,将高压侧的正极性电压转换为低压侧的正极性电压或负极性电压;在反向功率流动时,将低压侧的正极性电压或负极性电压转换为高压侧的正极性电压。

2.根据权利要求1所述的一种双极性输出的双向LLC谐振变换器拓扑,其特征在于:所述变换器拓扑的高压侧的连接关系如下:CH1和CH2构成高压侧半桥电容,MOSFET管Q1、Q2及其体二极管D1、D2和寄生电容C1、C2构成高压侧开关管;所述谐振槽包括Cr、Lr、Lm1、Lm2构成的谐振网络,Cr为谐振网络串联谐振电容,Lr为谐振网络串联谐振电感,Lm1为T1高频变压器的励磁电感,Lm2为附加在高压侧桥臂中点的辅助谐振电感;所述低压侧的连接关系如下:MOSFET管Q3、Q5及其体二极管D3、D5和寄生电容C3、C5反向串联构成推挽半桥的上管结构,Q3的源极与Q5的源极相连;MOSFET管Q4、Q6及其体二极管D4、D6和寄生电容C4、C6反向串联构成推挽半桥的下管结构,Q4的源极与Q6的源极相连;CL为低压侧无极性滤波电容,连接T1高频变压器的副边中心抽头与CL相连,上绕组端子连至Q3的漏极,下绕组端子连至Q4的漏极。

3.根据权利要求2所述的一种双极性输出的双向LLC谐振变换器拓扑,其特征在于:当所述变换器处于正向功率流动时,高压侧为半桥开关结构,高压侧向低压侧传递能量,此时辅助电感Lm2被电压源钳位,不参与谐振,Cr、Lr、Lm1构成谐振网络。

4.根据权利要求3所述的一种双极性输出的双向LLC谐振变换器拓扑,其特征是:当所述变换器处于正向功率流时,低压侧通过两个反向串联的MOSFET管构成双向开关实现极性可控的电压控制;

当正极性输出时,MOSFET管Q5、Q6导通,Q3、Q4关断,使用体二极管D3、D4构成整流电路输出正极性电压;

当负极性输出时,MOSFET管Q3、Q4导通,Q5、Q6关断,使用体二极管D5、D6构成整流电路输出负极性电压。

5.根据权利要求2所述的一种双极性输出的双向LLC谐振变换器拓扑,其特征在于:当所述变换器处于反向功率流动时,高压侧采用不控整流控制,低压侧向高压侧传递能量,此时电感Lm1被变压器钳位,不参与谐振,Cr、Lr、Lm2构成谐振网络。

6.根据权利要求5所述的一种双极性输出的双向LLC谐振变换器拓扑,其特征在于:当所述变换器处于反向功率流时,高压侧开关管采用不控整流控制,低压侧开关管做为推挽谐振开关;

当低压侧处于正极性输入时,MOSFET管Q5、Q6导通,Q3、Q4作为推挽谐振开关,对称互补控制;

当低压侧处于负极性输入时,MOSFET管Q3、Q4导通,Q5、Q6作为推挽谐振开关,对称互补控制。

7.根据权利要求2所述的一种双极性输出的双向LLC谐振变换器拓扑,其特征在于:所述变换器在双向工作时,其电压输入侧开关管均采用变频控制,通过控制开关频率控制电压增益;为实现软开关,设计有一定死区,通过控制死区大小控制软开关范围。