一种基于全桥LLC的双向功率转换方案的制作方法

本发明涉及电力电子领域，是一种基于全桥LLC的双向功率转换方案。

背景技术：

本发明的背景技术包括全桥LLC拓扑，输出电压电流检测技术，功率管隔离驱动技术，及反馈控制等技术。

LLC拓扑用于功率转换，具有软开关，效率高的优点，但是基本的LLC拓扑不具备双向功率转换的功能。

技术实现要素：

本发明基于全桥整流输出的全桥LLC拓扑，将副边侧的整流二极管全桥改成可控开关全桥，在副边侧引入谐振元件，同时引入两个可控开关，分别与原边谐振元件和副边谐振元件并联，从而只要进行简单的开关切换，本发明就可以实现双向功率传输。

1.在普通的全桥整流输出的LLC拓扑里，将副边用于全桥整流的4个二极管改成4个可控开关，对应权利要求书里的第2项权利要求。

2.副边引入谐振元件，谐振电感Lsr和谐振电容Csr(如附图1所示)，对应权利要求书里的第3项权利要求。

3.引入两个开关，S1和S2(如附图1所示)，分别与原边谐振元件(谐振电感Lpr和电容Cpr)和副边谐振元件(谐振电感Lsr和电容Csr)并联，S1对应权利要求书里的第1项权利要求；S2对应权利要求书里的第4项权利要求。

通过选择开关S1或者S2的闭合，来选择旁路与开关S1并联的谐振元件(Lpr，Cpr)或者与开关S2并联的谐振元件(Lsr，Csr)，及选择相应的反馈到驱动的链路，来选择任一方向的功率传输，从而实现双向功率转换。

简言之，通过选择闭合相应的开关，本发明就可还原成实现任一方向功率转换的拓扑，最大限度地利用了全桥LLC的基本拓扑(如附图2所示)，本发明是一种高效率的双向功率转换方案。

附图说明

图1是一种基于全桥LLC的双向功率转换方案原理图。PS1，PS2分别是两侧的电源或者储能单元，T1是LLC拓扑的主变压器，以T1的隔离层为界，我们定义PS1所在侧是原边侧，PS2所在侧是副边侧。

Qp1～Qp4是位于原边侧的可控开关管，Qs1～Qs4是位于副边侧的可控开关管；Lpr，Cpr是原边侧的谐振电感和谐振电容；Lsr，Csr是副边侧的谐振电感和谐振电容；S1是用以旁路Lpr和Cpr的开关，S2是用以旁路Lsr和Csr的开关；CT1，CT2分别是原副边的电流传感器。原副边均有独立的电压和电流采样。原副边分别有各自的隔离驱动单元，分别驱动相应的可控开关。整个拓扑里有一个控制器，控制器根据选择好的功率传输方向，选择相应的信号传输通路，采样输出电压和电流，产生相应的功率管隔离驱动信号，实现闭环控制和相关保护。

图2是全桥整流输出的全桥LLC的基本拓扑及控制方式。PS1是输入侧的电源或者储能单元，PS2是输出侧的电源或者储能单元，T1是主变压器，以T1的隔离层为界，我们定义PS1所在侧是原边侧，PS2所在侧是副边侧。Qp1～Qp4是位于原边侧的可控开关管，Ds1～Ds4是位于副边侧的整流二极管；Lpr，Cpr是原边侧的谐振电感和谐振电容；CT2是副边的电流传感器。副边有电压和电流采样。原边有隔离驱动单元，驱动原边的可控开关。整个拓扑里有一个控制器，采样输出电压和电流，产生原边功率管隔离驱动信号，实现闭环控制和相关保护。

具体实施方式

1.当需要将能量从PS1传输至PS2时，这时PS1是输入侧的电源，PS2是输出侧的电源，S2闭合，旁路Lsr和Csr；S1断开，Lpr和Cpr作为LLC拓扑的谐振元件，整个拓扑变为将能量从PS1传送至PS2的全桥LLC拓扑。控制器将采样输出侧(PS2侧)的电压和电流，通过闭环控制，产生驱动原边侧的脉冲信号通过原边隔离驱动单元(Isolated Driver block To Primary side)驱动原边可控开关管(Qp1～Qp4)进行工作。

2.当需要将能量从PS2传输至PS1时，这时PS2是输入侧的电源，PS1是输出侧的电源，S1闭合，旁路Lpr和Cpr；S2断开，Lsr和Csr作为LLC拓扑的谐振元件，整个拓扑变为将能量从PS2传送至PS1的全桥LLC拓扑。控制器将采样输出侧(PS1侧)的电压和电流，通过闭环控制，产生驱动副边侧的脉冲信号通过副边隔离驱动单元(Isolated Driver block To Secondary side)驱动副边可控开关管(Qs1～Qs4)进行工作。

综上所述，通过一系列地对全桥LLC拓扑的改进，我们只要选择性地旁路原边侧或者副边侧的谐振元件，就可以实现高效的副边侧向原边侧的功率传输，或者原边侧向副边侧的功率传输，也就是任一方向的高效功率传输。