一种基于主电路动态重构的LLC直流-直流变换器制造技术

本技术公开了一种基于主电路动态重构的LLC直流‑直流变换器，将重构开关T<subgt;1</subgt;、重构开关T<subgt;2</subgt;、升压电感L<subgt;b</subgt;加入到LLC直流‑直流变换器的主电路中，当输入电源V<subgt;in</subgt;为高压直流电源时，重构开关T<subgt;1</subgt;打开并保持常通，主电路拓扑为LLC直流‑直流隔离变换器的LLC谐振电路；当输入电源V<subgt;in</subgt;为低压直流电源时，重构开关T<subgt;2</subgt;打开并保持常通，低压直流电源通过Boost升压电路得到高的直流母线电压；本技术将LLC谐振电路和Boost升压电路集成于一体，以适应不同类型输入电源，避免了在不同电压等级的电源供电时需要多套电路，降低了主电路复杂程度；且将多级变换器主电路变为单级变换器主电路，减少了能量传递级数。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力电子变换器，具体涉及一种基于主电路动态重构的llc直流-直流变换器，适用于直流输入电源电压差距达十余倍的直流输电网电能变换场合。

技术介绍

1、电能作为一种清洁能源，在当今飞速发展人类社会中，全面深入地应用于生产、生活的全部领域。而直流变换器在工业、能源、电力、交通等领域应用广泛，研究适用性强、高效率、软开关、集成化、电气隔离的直流变换器具有较强的现实意义。llc直流变换器因具备电气隔离、软开关等优点，在新能源汽车、led驱动、通信电源等诸多领域应用非常广泛。

2、llc在常规pfm(脉冲频率调制)控制下输出-输入电压增益变化范围窄，通常为0.8-2.5，应用范围受限。为了克服该问题，研究人员在拓扑结构和控制策略上进行改进，能够拓宽电压增益范围至原来的2-3倍，使得llc拓扑结构能够应用在较宽输入电压范围等情况下。对于输入电压超宽范围变化的情况(最高电压为最低电压数倍以上)，如数百伏直流电网和数十伏蓄电池分别作为供电电源时，往往需要通过在输入端增加一级变换电路，把宽范围输入电压先稳定在一个统一的母线电压上，再进行llc变换。如此，则能量转换级数增多，影响系统转换效率，同时较多转换级数也意味着需要更多元器件数量及多级控制方案，使系统变得复杂。

技术实现思路

1、本技术的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种基于主电路动态重构的llc直流-直流变换器。

2、本技术的上述目的通过以下技术手段来实现：

3、一种基于主电路动态重构的llc直流-直流变换器，包括输入电源vin、谐振电感lr、谐振电容cr、以及高频变压器t，还包括重构开关t1、重构开关t2、升压电感lb、半桥开关s1、半桥开关s2、同步整流开关sr1、以及同步整流开关sr2；输入电源vin的正极与重构开关t1的一端以及重构开关t2的一端连接，重构开关t1的另一端与半桥开关s1的一端以及母线电容cb的一端连接，重构开关t2的另一端与升压电感lb的一端连接，半桥开关s1的另一端与升压电感lb的另一端、谐振电感lr的一端、以及半桥开关s2的一端连接，半桥开关s2的另一端与二极管di的正极、母线电容cb的另一端、以及谐振电容cr的一端连接，二极管di的负极与输入电源vin的负极连接，谐振电感lr的另一端与高频变压器t的原边绕组的同名端连接，高频变压器t的原边绕组的异名端与谐振电容cr的另一端连接，高频变压器t的励磁电感lm并联在高频变压器t的原边绕组两端。

4、如上所述高频变压器t的第一副边绕组的同名端与同步整流开关sr1的一端连接，高频变压器t的第一副边绕组的异名端与高频变压器t的第二副边绕组的同名端、以及负载电阻rl的一端连接，同步整流开关sr1的另一端与负载电阻rl的另一端、以及同步整流开关sr2的一端连接，同步整流开关sr2的另一端与高频变压器t的第二副边绕组的异名端连接。

5、如上所述输入电源vin是高压直流电源或低压直流电源。

6、如上所述重构开关t1、重构开关t2、半桥开关s1、半桥开关s2、同步整流开关sr1、以及同步整流开关sr2均为nmos管。

7、本技术相对于现有技术，具有以下有益效果：

8、(1)、本技术将llc谐振电路和boost升压电路集成于一体，通过工作过程中重构开关t1和重构开关t2开启和关断改变llc直流-直流变换器的主电路拓扑结构，以适应不同类型输入电源，避免了在不同电压等级的电源供电时需要多套电路，降低了llc直流-直流变换器的主电路复杂程度。

9、(2)、本技术把实现相同功能的多级变换器主电路变为单级变换器主电路，减少了能量传递级数。能够克服以往输入电压超宽范围变化时需要多级变换，导致系统方案复杂、效率降低的问题。

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【技术保护点】

1.一种基于主电路动态重构的LLC直流-直流变换器，包括输入电源Vin、谐振电感Lr、谐振电容Cr、以及高频变压器T，其特征在于，还包括重构开关T1、重构开关T2、升压电感Lb、半桥开关S1、半桥开关S2、同步整流开关SR1、以及同步整流开关SR2；输入电源Vin的正极与重构开关T1的一端以及重构开关T2的一端连接，重构开关T1的另一端与半桥开关S1的一端以及母线电容Cb的一端连接，重构开关T2的另一端与升压电感Lb的一端连接，半桥开关S1的另一端与升压电感Lb的另一端、谐振电感Lr的一端、以及半桥开关S2的一端连接，半桥开关S2的另一端与二极管DI的正极、母线电容Cb的另一端、以及谐振电容Cr的一端连接，二极管DI的负极与输入电源Vin的负极连接，谐振电感Lr的另一端与高频变压器T的原边绕组的同名端连接，高频变压器T的原边绕组的异名端与谐振电容Cr的另一端连接，高频变压器T的励磁电感Lm并联在高频变压器T的原边绕组两端。

2.根据权利要求1所述一种基于主电路动态重构的LLC直流-直流变换器，其特征在于，所述高频变压器T的第一副边绕组的同名端与同步整流开关SR1的一端连接，高频变压器T的第一副边绕组的异名端与高频变压器T的第二副边绕组的同名端、以及负载电阻RL的一端连接，同步整流开关SR1的另一端与负载电阻RL的另一端、以及同步整流开关SR2的一端连接，同步整流开关SR2的另一端与高频变压器T的第二副边绕组的异名端连接。

3.根据权利要求2所述一种基于主电路动态重构的LLC直流-直流变换器，其特征在于，所述输入电源Vin是高压直流电源或低压直流电源。

4.根据权利要求3所述一种基于主电路动态重构的LLC直流-直流变换器，其特征在于，所述重构开关T1、重构开关T2、半桥开关S1、半桥开关S2、同步整流开关SR1、以及同步整流开关SR2均为NMOS管。

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【技术特征摘要】

1.一种基于主电路动态重构的llc直流-直流变换器，包括输入电源vin、谐振电感lr、谐振电容cr、以及高频变压器t，其特征在于，还包括重构开关t1、重构开关t2、升压电感lb、半桥开关s1、半桥开关s2、同步整流开关sr1、以及同步整流开关sr2；输入电源vin的正极与重构开关t1的一端以及重构开关t2的一端连接，重构开关t1的另一端与半桥开关s1的一端以及母线电容cb的一端连接，重构开关t2的另一端与升压电感lb的一端连接，半桥开关s1的另一端与升压电感lb的另一端、谐振电感lr的一端、以及半桥开关s2的一端连接，半桥开关s2的另一端与二极管di的正极、母线电容cb的另一端、以及谐振电容cr的一端连接，二极管di的负极与输入电源vin的负极连接，谐振电感lr的另一端与高频变压器t的原边绕组的同名端连接，高频变压器t的原边绕组的异名端与谐振电容cr的另一端连接，高频变压器t的励磁电感lm并联在...

【专利技术属性】
技术研发人员：高敬祥，张显才，王欢，黄道敏，彭军，张雪，张娜，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军预警学院，
类型：新型
国别省市：