LLC諧振變換器可以在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)原邊側(cè)開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通（Zero Voltage Switching，ZVS）和副邊側(cè)整流管的零電流關(guān)斷（Zero Current Switching，ZCS），因而可以大大提高變換器的效率，具有廣泛的應(yīng)用前景[1-3]。但是在大功率應(yīng)用場(chǎng)合中，為了減小開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力、降低開(kāi)關(guān)管的功率損耗，多相LLC諧振變換器被廣泛地研究和應(yīng)用[4,5]。在多相LLC諧振變換器中，為了維持LLC諧振變換器工作的穩(wěn)定性，多相LLC諧振變換器各相間電流的分布必須均衡。由于LLC 諧振變換器的增益對(duì)諧振元件的參數(shù)非常敏感，即使各相間的諧振元件參數(shù)有很小的差異，也會(huì)導(dǎo)致各相間的電流有很大的偏差。實(shí)際電路中由于制作工藝的限制，因此各相間的諧振參數(shù)偏差不可避免，這將會(huì)導(dǎo)致多相LLC諧振變換器相與相間的電流分布不均衡，甚至?xí)霈F(xiàn)某一相輕載而另外相過(guò)載的現(xiàn)象。因此多相LLC諧振變換器中均流技術(shù)的研究是必不可少的。
針對(duì)多相LLC諧振變換器的均流問(wèn)題，學(xué)者們提出了許多方案，這些方案所采用的策略可以分為移相變頻控制均流、有源控制均流、自動(dòng)均流。
移相變頻控制均流策略[6-9]通過(guò)檢測(cè)各相負(fù)載電流的大小，調(diào)節(jié)一次側(cè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率和移相角，從而達(dá)到較好的均流效果，但是該均流策略的弊端也是十分明顯的，一方面控制方法十分復(fù)雜，另一方面該方案難以解決變換器的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題。
有源控制均流策略[10,11]通過(guò)在電路中增加開(kāi)關(guān)控制電容器 (SCC，Switch-Controlled Capacitor)或者開(kāi)關(guān)控制電感器(SCI，Switch-Controlled Inductor)，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率來(lái)調(diào)節(jié)等效諧振電感或者等效諧振電容來(lái)補(bǔ)償諧振參數(shù)的偏差，從而達(dá)到均流的目的。但是這種方案不僅增加了電路元件而且還具有和移相變頻控制均流策略相同的缺點(diǎn)。
自動(dòng)均流方法可以在不增加額外的檢測(cè)電路和控制策略的情況下實(shí)現(xiàn)均流。文獻(xiàn)[12]介紹了一種輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)(ISOP, Input-Series Output-Parallel)的LLC諧振變換器拓?fù)?。通過(guò)在變換器的各相諧振腔增加并聯(lián)電容器，實(shí)現(xiàn)了較好的均流效果，但是該拓?fù)洳灰紫蚋嘞鄶U(kuò)展，且隨著串聯(lián)相數(shù)的增加，每一相的輸入電壓不斷下降。文獻(xiàn)[13]提出諧振電容共用、諧振電感器耦合的方法，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流，但是仿真結(jié)果顯示在5%諧振參數(shù)誤差的情況下，諧振電流誤差為6.1%，還可以進(jìn)一步改進(jìn)。文獻(xiàn)[14]提出了一種諧振電感耦合器磁集成的自動(dòng)均流方法，并通過(guò)仿真的方法得出使均流效果最佳的耦合系數(shù)，然而各相諧振電感器的耦合顯然會(huì)使變換器工作的諧振點(diǎn)發(fā)生變化，從而影響變換器的工作運(yùn)行狀態(tài)和效率。
本文提出一種基于全耦合電感器的自動(dòng)均流方法。該方法通過(guò)增加一個(gè)全耦合電感器，在諧振元件誤差達(dá)到10%的情況下諧振電流誤差小于0.69%且全耦合電感器不參與諧振，僅起到平衡電流的作用。由于所增加的全耦合電感器磁通較低，磁芯損耗較小，仍然滿足變換器的高效性。本文首先建立了基于耦合電感器的諧振回路交流等效電路模型，利用基波分析法(FHA, Fundamental Harmonic Approximation)分析了耦合電感器的耦合度對(duì)變換器增益和均流效果的影響，以及耦合電感器的電感量對(duì)均流效果的影響。然后給出了變換器諧振參數(shù)在-10%~+10%偏差情況下的諧振電流和輸出電流仿真波形。最后搭建了一臺(tái)輸入48V、輸出400V/1000W的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，結(jié)合仿真和測(cè)試驗(yàn)證了分析的正確性和所提方法的有效性。
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