DC/DC转换器的制作方法

本发明涉及一种dc/dc转换器，特别涉及3相llc方式的电流谐振型dc/dc转换器。

背景技术：

1、近年来，随着电动汽车的电池容量的增加，电动汽车用的快速充电器中100～200[kw]等大容量的充电器正在增加。因此，快速充电器中使用的电源装置的小型化、高效率化、低成本化变得更重要。

2、快速充电器的电源装置具备由ac/dc转换器和dc/dc转换器构成的电源单元。作为dc/dc转换器，以往使用了电压电流型的dc/dc转换器，但是近年来基于上述的背景而使用能够实现小型化、高效率化、低成本化的llc方式的电流谐振型dc/dc转换器。

3、特别是，与单相全桥llc方式的电流谐振型dc/dc转换器相比，3相llc方式的电流谐振型dc/dc转换器能够实现大容量化，高效率且能够将输出纹波抑制为1/10左右。因此，通过使用3相llc方式的电流谐振型dc/dc转换器，能够实现构成输出滤波器电路的电容器、扼流线圈等大型部件的小型/轻量/低成本化。

4、llc方式的dc/dc转换器中的共同问题在于，在输出电压下降时、输出电流下降时等低输出动作时，仅通过对开关元件的驱动频率进行控制的频率调制控制是无法将输出缩小至足够小的值(例如缩小至0)。

5、对于这一点，惯例是在低输出动作时进行基于间歇开关控制的断续运转，但是间歇开关控制为硬开关动作，输出纹波增大，因此存在不适于对电动汽车的电池的充电这样的问题。另外，在单相全桥llc方式的dc/dc转换器的情况下，通过对构成全桥电路的2个支路(leg)进行支路间的相移控制，能够将输出连续且平滑地缩小至0，但是存在该控制无法应用于3相llc方式的dc/dc转换器这样的问题。

6、因此，在专利文献1中提出了如下控制方法：根据直流增益将驱动方式切换为3相llc方式(3相全桥llc方式)、第一单相全桥llc方式、第二单相全桥llc方式、第一单相半桥llc方式、第二单相半桥llc方式，由此避免因间歇开关控制的断续运转引起的不连续动作。

7、然而，在专利文献1所记载的控制方法中，由于切换多个控制方式，因此控制变得复杂，除此以外，由于以相同的驱动频率进行从3相llc方式向单相全桥llc方式的切换，因此导致在切换时产生因直流增益的差异引起的输出电力跳变(瞬间性的电力变动)。另外，产生如下问题：在3相llc方式中输出纹波比较小，但是当从3相llc方式切换为单相全桥llc方式时，输出纹波增加。

8、在专利文献2中，提出了使3相llc方式双向化而成的3相cllc方式的电流谐振型dc/dc转换器。在该dc/dc转换器中，也进行从3相向2相(从3相llc方式向单相全桥llc方式)的切换，与专利文献1所记载的控制方法同样地，存在在切换时产生因直流增益的差异引起的输出电力跳变且输出纹波增加这样的问题。

9、在非专利文献1中提出了如下控制方法：在3相llc方式的电流谐振型dc/dc转换器中，在低输出动作时使1相的支路的驱动停止，驱动其余2相的支路来设为单相全桥llc方式。在该控制方法中，为了避免切换时的输出电力跳变，进行使增益(直流增益)在切换前后相同的控制。然而，在支持chademo标准的快速充电器的情况下，输出电压根据电池电压而在150～450[v]这样的大范围内变化，输出电流也根据充电状况而变化，因此在该控制方法中实际上难以以相同的增益对驱动方式进行切换控制。

10、在非专利文献2中提出了如下控制方法：在3相llc方式的电流谐振型dc/dc转换器中，在低输出动作时使1相的支路的驱动停止，使其余2相的支路以180°的相位差驱动来设为单相全桥llc方式。然而，在该控制方法中，3相驱动时(3相llc方式)的增益与2相驱动时(单相全桥llc方式)的增益不同，因此有可能在切换时产生因增益的差异引起的输出电力跳变。另外，在该控制方法中产生如下问题：在输出电压高的情况下，在3相驱动时即使提高驱动频率，也无法将输出电流缩小至足够小的值。

11、专利文献1：中国专利第108988637号说明书

12、专利文献2：中国专利第111446858号说明书

13、非专利文献1：sayed abbas arshadi,3others.'efficiency improvement ofthree-phase llc resonant converter using phase shedding'.[online].2017ieeeenergy conversion congress and exposition(ecce),1-5oct.2017.[retrieved on2022-01-11].retrieved from the internet:<url:https://ieeexplore.ieee.org/document/8096666>。

14、非专利文献2：sayed abbas arshadi,4others.'three-phase llc batterycharger:wide regulation and improved light-load operation'[online].ieeetransactions on power electronics(volume:36,issue:2,feb.2021).[retrieved on2022-01-11].retrieved from the internet:<url:https://ieeexplore.ieee.org/document/9130882>。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、本发明是鉴于上述情况而完成的，其课题在于提供在低输出动作时不会产生不连续动作、输出电力跳变、且无需复杂的控制而能够缩小输出的3相llc方式(包括3相cllc方式)的dc/dc转换器。

3、用于解决问题的方案

4、为了解决上述问题，本发明所涉及的dc/dc转换器的特征在于，具备：

5、变压器，包括初级侧线圈和次级侧线圈；

6、初级侧开关电路，包括并联连接的第一支路、第二支路以及第三支路，各支路包括串联连接的上臂和下臂，各臂包括开关元件；

7、初级侧谐振电路，设置于所述初级侧开关电路与所述初级侧线圈之间，包括谐振线圈和谐振电容器；

8、次级侧整流电路，连接于所述次级侧线圈；以及

9、控制部，控制所述初级侧开关电路，

10、所述dc/dc转换器进行从所述初级侧开关电路向所述次级侧整流电路的正向电力传输，

11、所述控制部在从所述第一支路、所述第二支路以及所述第三支路的各支路间的3个相位差均为第一相位差的第一状态起使所述次级侧整流电路的输出下降为规定值以下的情况下，进行使所述3个相位差中的2个相位差同时增加且使其余1个相位差减少的第一相移控制、或者使所述3个相位差中的2个相位差同时减少且使其余1个相位差增加的第二相移控制。

12、在所述dc/dc转换器中，能够构成为：

13、所述控制部通过所述第一相移控制使所述2个相位差从作为所述第一相位差的120°起同时增加来转移到所述2个相位差均为作为第二相位差的180°的状态。

14、在所述dc/dc转换器中，能够构成为：

15、所述控制部在所述2个相位差为所述第二相位差的状态下，进行使所述第一支路、所述第二支路以及所述第三支路中的成为相同的相位的2个支路与其余1个支路的相位差增加或减少的支路间的第三相移控制，使所述相位差增加至最大360°、或者减少至最小0°。

16、在所述dc/dc转换器中，能够构成为：

17、所述控制部在所述2个相位差为所述第二相位差的状态下，使所述第一支路、所述第二支路以及所述第三支路中的成为相同的相位的2个支路中的一方的支路停止，驱动另一方的支路。

18、在所述dc/dc转换器中，能够构成为：

19、所述控制部通过所述第二相移控制使所述2个相位差从作为所述第一相位差的120°起同时减少来转移到所述2个相位差均为作为第三相位差的0°的状态。

20、在所述dc/dc转换器中，能够构成为：

21、所述次级侧整流电路具备：

22、次级侧开关电路，包括并联连接的第四支路、第五支路以及第六支路，各支路包括串联连接的上臂和下臂，各臂包括开关元件；以及

23、次级侧谐振电路，设置于所述次级侧开关电路与所述次级侧线圈之间，包括谐振线圈和谐振电容器，

24、在从所述次级侧开关电路向所述初级侧开关电路的反向电力传输时，

25、所述控制部控制所述次级侧开关电路，

26、在从所述第四支路、所述第五支路以及所述第六支路的各支路间的3个相位差均为所述第一相位差的第二状态起使所述初级侧开关电路的输出下降为规定值以下的情况下，进行使所述3个相位差中的2个相位差同时增加且使其余1个相位差减少的第四相移控制、或者使所述3个相位差中的2个相位差同时减少且使其余1个相位差增加的第五相移控制。

27、在所述dc/dc转换器中，能够构成为：

28、所述控制部在所述初级侧开关电路的驱动频率小于预先决定的第一频率的情况下，进行根据所述次级侧整流电路的输出使所述驱动频率增加或减少的频率调制控制，

29、所述控制部在所述驱动频率为所述第一频率以上的情况下，对所述驱动频率与所述第一频率的差分乘以预先决定的增益来计算相移量，基于所述相移量计算所述2个相位差，来进行所述第一相移控制或所述第二相移控制。

30、在所述dc/dc转换器中，能够构成为：

31、所述控制部与所述第二相移控制同时地进行占空比控制，

32、所述控制部在所述占空比控制时，将所述第一支路、所述第二支路以及所述第三支路的各导通占空比设为：对所述第一状态时的导通占空比即第一导通占空比乘以所述2个相位差相对于所述第二相位差的比例所得到的值与对所述第一导通占空比乘以所述2个相位差相对于所述第一相位差的比例所得到的值之间。

33、在所述dc/dc转换器中，能够构成为：

34、所述控制部在所述占空比控制时，将所述第一支路、所述第二支路以及所述第三支路中的2个支路的导通占空比设为对所述第一导通占空比乘以所述2个相位差相对于所述第一相位差的比例所得到的值，将所述第一支路、所述第二支路以及所述第三支路中的其余1个的导通占空比设为对所述第一导通占空比乘以所述2个相位差相对于所述第二相位差的比例所得到的值。

35、在所述dc/dc转换器中，能够构成为：

36、所述控制部在所述初级侧开关电路的驱动频率小于预先决定的阈值的情况下，进行根据所述次级侧整流电路的输出使所述使驱动频率增加或减少的频率调制控制，

37、所述控制部在所述驱动频率为所述阈值以上的情况下，将所述驱动频率固定为所述阈值来进行所述第二相移控制和所述占空比控制。

38、在所述dc/dc转换器中，能够构成为：

39、所述控制部在所述初级侧开关电路的驱动频率小于预先决定的第一频率的情况下，进行根据所述次级侧整流电路的输出使所述驱动频率增加或减少的频率调制控制，

40、所述控制部在所述驱动频率为所述第一频率以上的情况下，对所述驱动频率与所述第一频率的差分乘以预先决定的增益来计算相移量，基于所述相移量计算所述2个相位差，基于所述2个相位差计算所述各导通占空比，来进行所述第二相移控制和所述占空比控制。

41、发明的效果

42、根据本发明，能够提供在低输出动作时不会产生不连续动作、输出电力跳变而能够缩小输出的3相llc方式的dc/dc转换器。