一种LLC谐振变换器控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及电路技术领域，具体公开了一种LLC谐振变换器控制系统及方法，其中控制系统包括三个高频逆变器和三相高频变压器；三个高频逆变器并联，相位相差120度；三相高频变压器采用Dy连接，原边侧三角形接线；副边侧星形接。采用本发明专利技术的技术方案能够解决谐波危害，提高稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种LLC谐振变换器控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及电路
，特别涉及一种LLC谐振变换器控制系统及方法。

技术介绍

[0002]LLC谐振变换器是在LC谐振变换器基础上增加一个并联谐振电感改进而来，相对于串联、并联的LC谐振变换器在增益特性等都有了明显的改善，因为其优秀的软开关性能，能够大幅度降低开关损耗，成功地应用到不同的电源产品中，是功率系统实现高频化的重要途径。谐振变换器具备结构简单、效率高、便于磁集成等优点，在光伏、新能源汽车等领域应用日益广泛。
[0003]在某些特定的环境下，要求谐振变换器需要具备宽范围输出电压和宽范围恒功率能力，因此对谐振变换器的拓扑延申研究一直是行业的热点。从功能上，典型的谐振变换器拓扑可以分为几个主要部分：高频逆变器，主要包括斩波和谐振网络；高频变压器；整流模块，主要有半波、全波整流方式；负责整流模块串并联切换的开关网络；滤波和负载模块；等效电源。
[0004]高频变压器目前的设计方式主要有一下几种：
[0005]如图1所示，方案一：多个高频变压器并联运行，这种方案的缺点在于：1，高频变压器存在阻抗差异，多个电路串并联存在寄生参数差异，故高频逆变器需同时控制均压和均流，控制难度大。2，多个变压器并联，阻抗不一致导致环流增大，效率降低。3，由于变压器存在励磁电流，轻载情况下效率较低。4，输出整流带来高次谐波，危害原边开关管，造成器件失效。
[0006]如图2所示，方案二：变压器多抽头切换，这种方案的缺点在于：1，变压器低压抽头工作时，高压抽头闲置，利用率低，成本较高。2，变压器抽头切换时，漏感发生变化，ZVS条件变化，损耗增大，效率降低。3，变压器抽头切换时，谐振点发生偏移，控制难度增大。4，输出整流带来高次谐波，危害原边开关管，造成器件失效。
[0007]如图3所示，方案三：使用三相变压器Yy接法，这种方案的缺点在于：1，负载不平衡容易产生中性点偏移，引起局部过热，效率降低，严重情况还将影响模块整体稳定性，造成停机。2，每相可以采用多个变压器绕组串联，但串联对变压器线圈阻抗一致性要求较高，造成变压器规模化生产困难。3，输出整流带来高次谐波，危害原边开关管，造成器件失效。
[0008]由上述典型设计方案可知，目前主流设计方式均离不开多通道串并联设计，其中多通道必然带来众多半导体器件。半导体器件的可靠性将直接影响模块稳定性，如果拓扑设计不佳，部分器件失效将带来灾难性结果。
[0009]为此，需要一种LLC谐振变换器控制系统及方法，以解决现有方案中存在的谐波危害和稳定性问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的之一在于，提供一种LLC谐振变换器控制系统，能够解决谐波危害，
提高稳定性。
[0011]为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
[0012]一种LLC谐振变换器控制系统，包括三个高频逆变器和三相高频变压器；三个高频逆变器并联，相位相差120度；三相高频变压器采用Dy连接，原边侧三角形接线；副边侧星形接。
[0013]基础方案原理及有益效果如下：
[0014]相对于现有方案一至三，本方案中高频变压器采用Dy方式连接，从原理上解决了三次谐波对原边开关管的危害；相对于方案三，本方案高频变压器零序阻抗较小，高频变压器输出缺相或不平衡时，可继续运行，提高了电源模块的可靠性。相对于方案二和三，本方案高频变压器一侧采用三角形接法，多个高频变压器串/并联时，对线圈阻抗一致性要求较低，有效降低变压器成本，有利于规模化生产；相对于方案一和方案二，采用三相LLC控制相位差120度，拓扑自然均流，仅需考虑均压，简化控制方式。
[0015]综上，本方案由于原边采用三角接法，副边由于整流或开关网络等造成的谐波将在变压器绕组内循环，不会对高频逆变器内的开关管造成影响，提高了模块原副边隔离效果，从原理上解决了副边高次谐波危害。
[0016]进一步，还包括电源、开关网络和三个整流模块；
[0017]三相高频变压器包括第一高频变压器、第二高频变压器和第三高频变压器；
[0018]三个高频逆变器中，第一高频逆变器、第二高频逆变器和第三高频逆变器的第一端均与电源的正极连接，第一高频逆变器、第二高频逆变器和第三高频逆变器的第二端均与电源的负极连接；
[0019]第一高频逆变器的第三端分别与第一高频变压器原边侧的第一端连接，与第三高频变压器原边侧的第二端连接；
[0020]第二高频逆变器的第三端与第二高频变压器原边侧的第一端连接；
[0021]第三高频逆变器的第三端与第三高频变压器原边侧的第一端连接；
[0022]第一高频变压器原边侧的第二端与第二高频变压器原边侧的第一端连接；
[0023]第二高频变压器原边侧的第二端与第三高频变压器原边侧的第一端连接；
[0024]第一高频变压器副边的两端均与第一整流模块连接；
[0025]第二高频变压器副边的两端均与第二整流模块连接；
[0026]第三高频变压器副边的两端均与第三整流模块连接；
[0027]第一整流模块、第二整流模块和第三整流模块还均与开关网络连接。
[0028]进一步，还包括采样模块、控制模块和云平台；
[0029]采样模块用于分别采集第一高频变压器、第二高频变压器和第三高频变压器原边以及副边的电流值；
[0030]控制模块用于根据采集的电流值计算电流不平衡度，根据电流不平衡度调整高频逆变器；
[0031]控制模块还用于将电流值发送至云平台。
[0032]进一步，所述采样模块用于分别采集第一高频变压器、第二高频变压器和第三高频变压器原边的电流值TA1、TA2和TA3，还用于分别采集第一高频变压器、第二高频变压器和第三高频变压器副边的电流值TA4、TA5和TA6；
[0033]控制模块用于计算TA4、TA5、TA6三相电流差值；
[0034]判断是否满足：
[0035]条件一：TA4>TA5>TA6，且TA4
‑
TA6>TG1；TG1＝TA4*S1；
[0036]条件二：TA2>TA1>TA3，且TA2
‑
TA3>TG2；TG2＝TA2*S1；
[0037]条件三：TA4
‑
TA6>TG3；且TA4
‑
TA6>TG3；TG3＝TA4*S1；
[0038]条件四：TA2
‑
TA3>TG4；且TA4
‑
TA6>TG4；TG4＝TA2*S2；
[0039]其中，S1为第一阈值，S2为第二阈值；
[0040]如果满足条件一或者条件二，判断第三高频变压器存在电流不平衡情况；标记为一般故障；控制模块还用调小第三高频逆变器的PWM频率；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LLC谐振变换器控制系统，其特征在于，包括三个高频逆变器和三相高频变压器；三个高频逆变器并联，相位相差120度；三相高频变压器采用Dy连接，原边侧三角形接线；副边侧星形接。2.根据权利要求1所述的LLC谐振变换器控制系统，其特征在于：还包括电源、开关网络和三个整流模块；三相高频变压器包括第一高频变压器、第二高频变压器和第三高频变压器；三个高频逆变器中，第一高频逆变器、第二高频逆变器和第三高频逆变器的第一端均与电源的正极连接，第一高频逆变器、第二高频逆变器和第三高频逆变器的第二端均与电源的负极连接；第一高频逆变器的第三端分别与第一高频变压器原边侧的第一端连接，与第三高频变压器原边侧的第二端连接；第二高频逆变器的第三端与第二高频变压器原边侧的第一端连接；第三高频逆变器的第三端与第三高频变压器原边侧的第一端连接；第一高频变压器原边侧的第二端与第二高频变压器原边侧的第一端连接；第二高频变压器原边侧的第二端与第三高频变压器原边侧的第一端连接；第一高频变压器副边的两端均与第一整流模块连接；第二高频变压器副边的两端均与第二整流模块连接；第三高频变压器副边的两端均与第三整流模块连接；第一整流模块、第二整流模块和第三整流模块还均与开关网络连接。3.根据权利要求2所述的LLC谐振变换器控制系统，其特征在于：还包括采样模块、控制模块和云平台；采样模块用于分别采集第一高频变压器、第二高频变压器和第三高频变压器原边以及副边的电流值；控制模块用于根据采集的电流值计算电流不平衡度，根据电流不平衡度调整高频逆变器；控制模块还用于将电流值发送至云平台。4.根据权利要求3所述的LLC谐振变换器控制系统，其特征在于：所述采样模块用于分别采集第一高频变压器、第二高频变压器和第三高频变压器原边的电流值TA1、TA2和TA3，还用于分别采集第一高频变压器、第二高频变压器和第三高频变压器副边的电流值TA4、TA5和TA6；控制模块用于计算TA4、TA5、TA6三相电流差值；判断是否满足：条件一：TA4>TA5>TA6，且TA4
‑
TA6>TG1；TG1＝TA4*S1；条件二：TA2>TA1>TA3，且TA2
‑
TA3>TG2；TG2＝TA2*S1；条件三：TA4
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TA6>TG3；且TA4
‑
TA6>TG3；TG3＝TA4*S1；条件四：TA2
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TA3>TG4；且TA4
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TA6>TG4；TG4＝TA2*S2；其中，S1为第一阈值，S2为第二阈值；如果满足条件一或者条件二，判断第三高频变压器存在电流不平衡情况；标记为一般故障；控制模块还用调小第三高频逆变器的PWM频率；
如果满足条件三或这条件四，标记为第三高频变压器严重故障；判断TA2是否超出设计额定值，如果超出设计额定值，控制模块还用于生成停机指令；控制模块还用于将电流值TA1、TA2、TA3、TA4...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈显平，
申请(专利权)人：重庆平创半导体研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：