一种超宽增益谐振变换器

本发明涉及电力电子谐振变换器，基于可重构h5逆变桥和部分功率处理而设计的超宽增益单双向隔离谐振变换器，具体涉及一种超宽增益谐振变换器。

背景技术：

1、由于谐振变换器的软开关性能出色、电磁干扰小、电气隔离等特性，谐振变换器已成为了最流行的直流变换器之一。其中，电感-电感-电容谐振变换器(以下简称：llc谐振变换器)因其结构简单以及效率高等优势而最为流行，被广泛地应用于电动汽车充电机、通信电源等场景。然而，为了满足宽电压增益范围需求，谐振变换器主要通过特殊设计谐振腔的参数和调节开关频率来改变电压的增益；但宽电压范围会使得开关频率变化范围宽，在开关频率高于谐振频率时，软开关特性丢失，在开关频率低于谐振频率时，变压器的循环电流增大，使得谐振变换器的转换效率降低。

2、在相关技术中，已实现在获取超宽电压增益的同时大幅降低开关频率调节范围，避免开关频率的过高或过低调节，但未完全解决超宽电压增益应用中谐振变换器开关频率调节范围宽的问题，谐振变换器的开关频率与谐振频率不能始终相等，使得谐振变换器不能工作在最优点。

3、因此，如何提供一种谐振变换器既实现超宽电压增益转换又能始终工作在最优点，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种超宽增益谐振变换器，以解决上述技术问题。

2、为达到上述目的及其他相关目的，本技术提供的技术方案如下。

3、本技术提供了一种超宽增益谐振变换器，包括：

4、可重构h5逆变桥，其包括第一相输出和第二相输出；

5、第一谐振腔，其与所述第一相输出级联；

6、第二谐振腔，其与所述第二相输出级联；其中所述第一谐振腔与第二谐振腔的电压增益不同，且所述第一谐振腔和所述第二谐振腔均工作在最优工作点；

7、第一整流桥，其与所述第一谐振腔的输出端级联，所述第一整流桥对所述第一谐振腔的输出端电压进行整流，得到第一电压；

8、第二整流桥，其与所述第二谐振腔的输出端级联，所述第二整流桥对所述第二谐振腔的输出端电压进行整流，得到第二电压；

9、调压模块，其接所述第二整流桥的输出端，以对所述第二整流桥的输出端电压进行降压，得到第三电压，并将所述第三电压与所述第一电压串联后为负载供电。

10、可选地，所述可重构h5逆变桥包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关及第五开关，所述第一开关的一端接所述第二开关的一端，所述第一开关的另一端经串接的所述第五开关后接所述第三开关的一端，所述第二开关的另一端接所述第四开关的一端，所述第三开关的另一端接所述第四开关的另一端，其中，所述第一开关的控制端接第一个开关控制信号，所述第二开关的控制端接第二个开关控制信号，所述第三开关的控制端接第三个开关控制信号，所述第四开关的控制端接第四个开关控制信号，所述第五开关的控制端接第五个开关控制信号，所述第一开关的一端接所述第一电源电压的正极，所述第三开关的另一端接所述第一电源电压的负极，所述第一开关的另一端和所述第二开关的另一端为所述可重构h5逆变桥的第一相输出，所述第四开关的一端和所述第三开关的一端为所述可重构h5逆变桥的第二相输出。

11、可选地，所述第一谐振腔包括第一谐振电容、第一谐振电感、第一励磁电感、第一变压器，所述第一谐振电容的一端经串接的所述第一谐振电感后接所述第一励磁电感的一端，所述第一变压器的原边线圈的同名端接所述第一励磁电感的一端，所述第一变压器的原边线圈的异名端接所述第一励磁电感的另一端，其中，所述第一谐振电容的另一端和所述第一励磁电感的另一端为所述第一谐振腔的输入端，所述第一变压器的副边线圈为所述第一谐振腔的输出端。

12、可选地，所述第二谐振腔包括第二谐振电容、第二谐振电感、第二励磁电感、第二变压器，所述第二谐振电容的一端经串接的所述第二谐振电感后接所述第二励磁电感的另一端，所述第二变压器的原边线圈的同名端接所述第二励磁电感的另一端，所述第二变压器的原边线圈的异名端接所述第二励磁电感的一端，所述第二励磁电感的一端还接所述第一励磁电感的另一端，其中，所述第二谐振电容的另一端和所述第二励磁电感的一端为所述第二谐振腔的输入端，所述第二变压器的副边线圈为所述第二谐振腔的输出端。

13、可选地，所述第一整流桥包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容，所述第一二极管的阴极接所述第二二极管的阴极，所述第一二极管的阳极接所述第三二极管的阴极，所述第三二极管的阳极接所述第四二极管的阳极，所述第四二极管的阴极接所述第二二极管的阳极，所述第一电容的一端接所述第二二极管的阴极，所述第一电容的另一端接所述第四二极管的阳极，其中，所述第一二极管的阳极和所述第四二极管的阴极为所述第一整流桥的输入端，所述第一电容的两端为所述第一整流桥的输出端。

14、可选地，所述第二整流桥包括第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第二电容，所述第五二极管的阴极接所述第六二极管的阴极，所述第五二极管的阳极接所述第七二极管的阴极，所述第七二极管的阳极接所述第八二极管的阳极，所述第八二极管的阴极接所述第六二极管的阳极，所述第二电容的一端接所述第六二极管的阴极，所述第二电容的另一端接所述第八二极管的阳极，其中，所述第五二极管的阳极和所述第八二极管的阴极为所述第二整流桥的输入端，所述第二电容的两端为所述第二整流桥的输出端。

15、可选地，所述调压模块包括第六开关、第九二极管、第一电感及第三电容，所述第六开关的一端接所述第九二极管的阴极，所述第九二极管的阴极还接所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端接所述第三电容的一端，所述第三电容的一端还接所述第一电容的另一端，所述第九二极管的阳极接所述第三电容的另一端，其中，所述第六开关的控制端接第六个开关控制信号，所述第六开关的另一端和所述第九二极管的阳极为所述调压模块的输入端，所述第三电容的两端为所述调压模块的输出端。

16、可选地，所述第一整流桥包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第四电容，所述第一晶体管的漏极接所述第二晶体管的漏极，所述第一晶体管的源极接所述第三晶体管的漏极，所述第三晶体管的源极接所述第四晶体管的源极，所述第四晶体管的漏极接所述第二晶体管的源极，所述第四电容的一端接所述第二晶体管的漏极，所述第四电容的另一端接所述第四晶体管的源极，其中，所述第一晶体管的源极和所述第四晶体管的漏极为所述第一整流桥的输入端，所述第四电容的两端为所述第一整流桥的输出端，所述第一晶体管的栅极和所述第四晶体管的栅极接第一整流控制信号，所述第二晶体管的栅极和所述第三晶体管的栅极接第二整流控制信号。

17、可选地，所述第二整流桥包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第五电容，所述第五晶体管的漏极接所述第六晶体管的漏极，所述第五晶体管的源极接所述第七晶体管的漏极，所述第七晶体管的源极接所述第八晶体管的源极，所述第八晶体管的漏极接所述第六晶体管的源极，所述第五电容的一端接所述第六晶体管的漏极，所述第五电容的另一端接所述第八晶体管的源极，其中，所述第五晶体管的源极和所述第八晶体管的漏极为所述第二整流桥的输入端，所述第五电容的两端为所述第二整流桥的输出端，所述第五晶体管的栅极和所述第八晶体管的栅极接所述第一整流控制信号，所述第六晶体管的栅极和所述第七晶体管的栅极接所述第二整流控制信号。

18、可选地，所述调压模块包括第七开关、第八开关、第二电感及第六电容，所述第七开关的一端接所述第八开关的一端，所述第八开关的一端还接所述第二电感的一端，所述第二电感的另一端接所述第六电容的一端，所述第六电容的一端还接所述第四电容的另一端，所述第八开关的另一端接所述第六电容的另一端，其中，所述第七开关的控制端接第七个开关控制信号，所述第八开关的控制端接第八个开关控制信号，所述第七开关的另一端和所述第八开关的另一端为所述调压模块的输入端，所述第六电容的两端为所述调压模块的输出端。

19、本技术提供一种超宽增益谐振变换器，该谐振变换器包括：可重构h5逆变桥、第一谐振腔、第二谐振腔、第一整流桥、第二整流桥及调压模块；第一谐振腔的一端连接可重构h5逆变桥的第一相输出，另一端连接第一整流桥；第二谐振腔的一端连接可重构h5逆变桥的第二相输出，另一端连接第二整流桥；调压模块与第二整流桥级联，其输出端与第一整流桥的输出端串联；可重构h5逆变桥的开关频率与两个谐振腔的谐振频率相同，两个谐振腔均工作在最佳工作点；通过可重构h5逆变桥调节两个谐振腔输入端电压的有效值，提供不同的电压增益模态，同时配合调压模块出色的电压增益调节性能，实现超宽电压增益范围；在此结构中，只将部分功率通过调压模块进行两级处理，保证了高效传输效率；还可以通过变更电路中的电子器件，将谐振变换器由单向传输变为双向传输，应用范围更广。