使用相移開關(guān)方法的lc諧振變換器的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉參考
[0002] 本申請基于2014年8月13日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請 No. 10-2014-0105313并要求其優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其全部公開內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本申請涉及電感電容（LC)諧振變換器，并且更具體地，涉及能夠通過諧振限制電 流，同時使用相移開關(guān)方法促進零電壓開關(guān)的LC諧振變換器。
【背景技術(shù)】
[0004] 儲能系統(tǒng)或儲能裝置使用電池儲存電力，并且將該電力供應(yīng)給負載。作為該電池， 鋰離子電池經(jīng)常被使用并且通常用恒流/恒壓充電方法充電。恒流/恒壓充電方法使用恒 壓充電方法，該方法在恒流操作區(qū)域中設(shè)定用以開始充電的預(yù)定電流，當根據(jù)電池的充電 而電壓增加時停止恒流操作，從而增加的電壓達到在電池中設(shè)定的飽和電壓，并因此來控 制電池的電壓。
[0005] 典型的儲能裝置包括使用零電壓開關(guān)（ZVS)和零電流開關(guān)（ZCS)功率轉(zhuǎn)換裝置， 其中零電壓開關(guān)（ZVS)和零電流開關(guān)（ZCS)為使用諧振特性的軟開關(guān)技術(shù)，以便減少由于 開關(guān)引起的電磁干擾（EMI)噪聲應(yīng)力。開關(guān)技術(shù)可實現(xiàn)快速開關(guān)并且可實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換裝置 的小型化與輕量化，并提高功率轉(zhuǎn)換裝置的效率。
[0006] 諧振變換器通常包括被設(shè)計為諧振的變壓器、電感器和電容器元件，并且諧振變 換器通過零電壓開關(guān)或零電流開關(guān)操作，以實施軟開關(guān)。對于這一點，已有嘗試通過將同時 存在電壓和電流的區(qū)段從開關(guān)元件的開關(guān)瞬態(tài)區(qū)段中移除以最小化開關(guān)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本申請的發(fā)明解決了上述在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題，同時完整保持通過現(xiàn)有技術(shù) 所獲得的優(yōu)點。
[0008] 本申請的一個方面提供了使用相移開關(guān)方法的LC諧振變換器，該相移開關(guān)方法 能夠促進零電壓開關(guān)并通過使用諧振電路的諧振限制電流，其中諧振電路的次級電流側(cè)具 有諧振電感器和諧振電容器，以便在不使用輸出過濾器（例如，輸出電感器）的情況下限制 電流。
[0009] 根據(jù)本申請的實施方式，使用相移開關(guān)方法的LC諧振變換器包括：開關(guān)單元，其 被配置為接收基于相移控制的開關(guān)信號并且當存在輕負載時，在超前橋臂電路和滯后橋臂 電路中執(zhí)行零電壓開關(guān)（ZVS);變壓器，其被配置為將開關(guān)單元的輸出電壓作為預(yù)定電平 的電壓輸出；諧振電路單元，其被配置為轉(zhuǎn)換從變壓器傳輸?shù)慕涣麟妷旱念l率特性；以及 橋式整流電路單元，其被配置為整流交流電壓，其中該交流電壓的頻率特征被轉(zhuǎn)換成直流 電壓。
[0010] 開關(guān)單元可包括每個均被配置有兩個開關(guān)的超前橋臂電路LE和滯后橋臂電路 LA，并且超前橋臂電路LE和滯后橋臂電路LA均可具有50%的占空比，并且可互補操作。
[0011] 超前橋臂電路LE可配置有兩個開關(guān)Ml和M2，滯后橋臂電路LA可配置有兩個開關(guān) M3和M4,開關(guān)Ml、M2、M3和M4中的每一個分別連接到反并聯(lián)二極管Dl、D2、D3和D4,并且 每個反并聯(lián)二極管的兩端均被連接到輸出電容器Cl、C2、C3和C4。
[0012] 變壓器的初級側(cè)端子可被連接在超前橋臂電路LE的兩個開關(guān)Ml與M2之間和滯 后橋臂電路LA的兩個開關(guān)M3與M4之間。
[0013] 諧振電路單元可被配置在變壓器的次級側(cè)并且被連接到橋式整流電路單元。
[0014] 諧振電路單元可包括諧振電感器Lr和諧振電容器Cr。
[0015] 諧振電路單元可包括彼此串聯(lián)連接的諧振電感器Lr和諧振電容器Cr。
【附圖說明】
[0016] 圖1為示出根據(jù)本申請實施方式的使用相移開關(guān)方法的LC諧振變換器的電路 圖；
[0017] 圖2為每個操作模式下的用于描述使用根據(jù)本申請實施方式的相移開關(guān)方法的 LC諧振變換器的操作關(guān)系的波形圖；以及
[0018] 圖3A~3H為取決于每一個使用根據(jù)本申請實施方式的相移開關(guān)方法的LC諧振 變換器的操作模式的等效電路。
[0019] 符號說明
[0020] 100 :開關(guān)單元
[0021] 110:變壓器
[0022] 120 :諧振電路單元
[0023] 121 :諧振電感器
[0024] 122 :諧振電容器
[0025] 130 :橋式整流電路
[0026] 140 :電容器
[0027] 150 :輸出單元
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖進一步詳細說明本申請的上述和其它目標、特征和優(yōu)點。
[0029] 以下參照下面的附圖對本申請的實施方式進行描述，從而本申請實施方式的前述 目標、特征和優(yōu)點將變得更加清楚。因此，掌握本申請發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通知識的技術(shù) 人員將容易地實施本申請的技術(shù)理念或精神。進一步地，在本申請中，當認為本領(lǐng)域中已知 的技術(shù)配置的內(nèi)容覆蓋本申請時，其詳細說明將被省略。在下文中，將參照附圖詳細描述本 申請的實施方式。
[0030] 本申請所用的術(shù)語僅用于描述【具體實施方式】的目的，并不意在限制本發(fā)明。除非 上下文另外明確指出，如本申請所用的單數(shù)形式"一種/ 一個"、以及"該"意在也包括復(fù)數(shù) 形式。應(yīng)當進一步理解，當在本說明書中使用時，術(shù)語"包括"和/或"包含"限定所述特征、 整體、步驟、操作、要素、和/或部件的存在，但不排除存在或添加一個或多個其它特征、整 體、步驟、操作、要素、部件和/或它們的集合。如本文所用的，術(shù)語"和/或"包括一個或多 個相關(guān)的列出項的任意和所有組合。
[0031] 圖1為示出使用根據(jù)本申請實施方式的相移開關(guān)方法的LC諧振變換器的電路圖。
[0032] 參照圖1，LC諧振變換器包括：開關(guān)單元100,其被配置為接收基于相移控制的 開關(guān)信號并在輕負載時在超前橋臂LE和滯后橋臂LA中執(zhí)行零電壓開關(guān)（ZVS);變壓器T 110,其被配置為輸出開關(guān)單元100的輸出電壓作為預(yù)定電壓電平；以及諧振電路單元120， 其被配置為轉(zhuǎn)換從變壓器110傳輸?shù)慕涣麟妷旱念l率特性，其中諧振電路單元120包括 諧振電感器Ir 121和諧振電容器Cr 122。進一步，LC諧振變換器包括，橋式整流電路單 元130,其被配置為整流交流電壓，其中該交流電壓的頻率特性被轉(zhuǎn)換成直流電壓；電容器 140,其被配置為過濾被整流的直流電壓；以及輸出單元150,其被配置為輸出被過濾的直 流電壓。
[0033] 開關(guān)單元100包括每個均配置有兩個開關(guān)的超前橋臂電路LE和滯后橋臂電路LA， 其中超前橋臂電路LE和滯后橋臂電路LA彼此相對，以具有互補的關(guān)系。進一步，開關(guān)單元 100交替開關(guān)輸入電壓以將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，并將轉(zhuǎn)換的交流電壓傳輸?shù)阶儔浩?110〇
[0034] 同時，超前橋臂電路LE被配置有兩個開關(guān)Ml和M2,且滯后橋臂電路LA配置有兩 個開關(guān)M3和M4,其中Ml、M2、M3和M4的每個開關(guān)分別連接到反并聯(lián)二極管Dl、D2、D3和 D4,并且反并聯(lián)二極管Dl、D2、D3和D4中的每一個的兩端均連接到輸出電容器Cl、C2、C3 和C4。進一步，變壓器110的初級側(cè)端子被連接在超前橋臂電路LE的兩個開關(guān)Ml與M2之 間和滯后橋臂電路LA的兩個開關(guān)M3與M4之間。
[0035] 在如此配置的開關(guān)單元100中，超前橋臂電路LE和滯后橋臂電路LA以預(yù)定的占 空比，優(yōu)選地為50%的占空比互補操作，并且其輸出由超前橋臂電路LE與滯后橋臂電路LA 之間的相移控制確定。變壓器110輸出開關(guān)單元100的輸出電壓作為預(yù)定的電壓電平。
[0036] 諧振電路單元120轉(zhuǎn)換從變壓器110傳輸?shù)慕涣麟妷旱念l率特性，并且包括諧振 電感器121和諧振電容器122。諧振電路單元120被連接到配置在變壓器110的次級側(cè)的 橋式整流電路單元130的二極管Dl、D2、D3和D4。在該配置中，諧振電感器121和諧振電 容器122可以串聯(lián)形式彼此連接。
[0037] 具體而言，諧振電路單元120被設(shè)置在變壓器110的次級側(cè)，從而使得LC諧振變 換器可通過磁化電感Lm保持磁化電流，并在未受到有效占空比影響的情況下實施零電壓 開關(guān)。通過用諧振限制輸出電流能夠在無輸出電感器的情況