直流微电网中双向LLC谐振型变换器的研究

直流微电网中的DC-DC变换器可以实现直流侧到直流侧的能量转换,而作为隔离型DC-DC变换器中最典型的一种,LLC谐振型变换器在实现能量传递的前提下,同时也可以实现软开关,提高变换器的效率.针对一种双向LLC谐振型变换器进行研究.变换器的整流侧和交流侧均采用全桥结构,通过谐振网络连接.同时对变换器的工作原理、增益特性进行分析,提出一种移相控制策略来调节增益大小,使变换器正向、反向工作状态下都能实现输入电压的宽范围调节.最后采用PSIM软件搭建仿真.仿真结果显示,该电路可以在实现软开关的同时也可以保持输出电压的稳定,并且正向、反向满载空载工作时都可以实现输入电压的宽范围调节.证明了设计结构及方法的可行性.     

适用于宽电压恒流输出的半桥LLC谐振变换器研究

半桥LLC谐振变换器以其结构简单、效率高等特点在开关电源领域得到了广泛运用.针对宽电压恒流输出的应用需求,分析并比较了半桥LLC谐振变换器的3种工作方式特点,选用了开关频率大于谐振频率的工作状态,控制方式采用了固定死区的互补调频方式,利用了变压器的励磁电感和外置谐振电感与谐振电容发生谐振,此时原边MOSFET实现ZVS,输出整流管为连续模式,适合用于恒流输出场合,次级整流部分采用全波整流方式,选用了智能同步整流驱动芯片的同步整流技术,降低了低压大电流输出场合下副边整流管的导通损耗,进一步提高了变换器效率.结合LLC控制芯片L6599和同步整流芯片TEA1795AT,设计了一款240 W\36 V输出的半桥LLC谐振变换器原理样机,最高效率达到93.4％,仿真和实验验证了设计方案的正确性.     

半桥LLC谐振变换器的特性分析

介绍半桥LLC谐振变换器的工作原理,根据基波分析法(FHA)对LLC谐振网络进行了建模。并对半桥LLC谐振变换器的特性进行了分析。半桥LLC谐振变换器以其具有较高的功率密度和平滑的电磁干扰信号,而且解决方案元器件数量少,性价比高等优点被广泛应用于中高输出电压变换器。这种拓扑结构适合于负载输出较宽开关频率较高的应用。     

宽增益多模式的三相LLC谐振变换器

为了使充电桩满足不同型号汽车的充电需要，针对充电桩的DC-DC部分，提出一种宽增益多模式的三相LLC谐振变换器拓扑。在传统三相LLC谐振变换器的逆变部分加入一个开关管，增加电路的自由度，使电路可以工作在低增益、中增益、高增益三种模式下，实现0.8～2.1倍增益。首先，对变换器的工作模式的工作原理进行分析。然后，推导等效电阻，基于基波分析法建立等效模型，推导增益公式并进行分析。最后搭建一台输入电压为400V，输出电压为160V～420V，功率为1.4kW的实验样机。实验结果表明变换器达到了预期增益，验证了理论分析的正确性和拓扑的可行性。     

基于LLC谐振的微型光伏并网逆变器研究

针对微型光伏并网逆变器效率高,可靠性高的要求,提出了一种由LLC谐振变换器和工频极性转换电路构成的微型光伏并网逆变器。光伏电池输出的直流电经LLC谐振变换器转换成与电网电压同频同相的直流正弦半波电压电流,然后经后级晶闸管组成的工频极性转换电路逆变成与电网电压同频同相的交流电。为了提高LLC谐振变换器的效率,对LLC谐振变换器的参数和控制系统进行了优化,给出了主电路参数设计方法。最后制作了250W实验样机,经实验验证,该方案切实可行,满载效率可以达到96%。     

基于NCP1396的LLC半桥型谐振变换器

为解决开关电源的高效率、低损耗、EMI小等问题,将LLC半桥型谐振技术应用到开关电源中。在整个工作范围内,LLC半桥型谐振变换器实现了零电压转换(ZVS),减小了开关损耗。介绍了LLC半桥型谐振变换器的工作原理,提出了一种以NCP1396为控制芯片的开关电源的设计方法,并进行了实际试验。实验结果表明,提出的设计方法能够实现零电压转换,有效地提高了开关电源的效率。     

新型LLC+LC双谐振软开关变换器研究

针对LLC谐振变换器在负载变化时出现容性电压导通,带来关断损耗大效率低等问题,该文提出一种采用有限双极限控制技术方案,在LLC谐振变换器的基础上增加一个LC辅助谐振电路,并在开关器件上并联电容,构成新型LLC+LC双谐振软开关变换器。该文先介绍新型变换器的工作模态,建立数学模型,分析软开关特性,再进行参数设计,最后通过实验验证,证实关断损耗小、传输效率高。     

基于鲸鱼优化算法的双向LLC谐振变换器控制参数优化

LLC谐振变换器因其具有高频化、高效率和高功率密度等优点,近年来被广泛使用。但因其电路特点,LLC谐振变换器存在输出电流纹波大、动态响应性能不佳以及抗干扰能力差等问题。针对上述问题,提出一种基于鲸鱼优化算法的双闭环控制方法。双向LLC谐振变换器电压外环采用PI控制,电流内环采用自抗扰控制器,通过鲸鱼优化算法对PI控制器和ADRC(Active Disturbance Rejection Control)控制参数进行在线整定。最后通过MATLAB\Simulink进行仿真,验证所提控制算法的准确性和有效性。     

基于SiC MOSFET车载充电机用高频全桥LLC变换器研究

为了在满足较高的功率密度要求下,设计适应电动汽车用的锂离子电池充电机,提出了一种基于碳化硅MOSFET的高频全桥LLC变换器。针对电动汽车动力电池的充放电特性,对锂离子电池在恒电流充电模式通过基于基波等效法进行建模,并在此基础上研究设计了变换器在高频工作状态变压换器谐振参数。设计搭建了一台最大输出功率6 600 W,输出电压为300 V到450 V的全碳化硅LLC变换器。实验结果表明:在减小了无源器件体积的前提下,该变换器达到了较高的效率(峰值效率达到了98.4%),总体上较大地提高了变换器的功率密度。     

全桥三电平LLC谐振变换器的控制研究

为解决全桥三电平LLC谐振变换器由于电路的非线性而导致控制器设计困难的问题,基于扩展描述函数搭建等效电路模型,通过分析谐振电路状态方程的特性,提出使用变压器二次侧电流来表示谐振电路的谐振特性,得到开关频率与输出电压之间的传递函数,并在此基础上设计了双闭环PI控制器。通过MATLAB/Simulink仿真软件搭建仿真模型,仿真结果验证了控制器设计方法的正确性,降低了输出电压纹波和开关通断时的损耗。     

一种LLC谐振式软开关高频变换器研究与实现

该文对LLC谐振式高频变换器拓扑结构进行分析,详细推导了传统的LLC谐振式变换器的直流电压增益模型,提出了考虑高频变压器寄生参数和谐振电感寄生参数的优化改进方法,建立数学模型分析得到了更为精确的直流电压增益模型,进一步得到了传统增益曲线和改进后直流增益曲线对比图。以提出的改进增益模型为基础,对谐振网络归一化电感比K和品质因数Q进行详细设计,并得到了谐振槽参数的计算方法。该文还对LLC谐振变换器的硬件结构进行介绍,根据LLC谐振变换器的指标,最终搭建了硬件试验平台。试验结果表明,该LLC谐振式软开关高频变换器参数设计能够实现开关网络的零电压开通、整流网络零电流关断软开关功能。     

LLLC谐振拓扑线路的研究

针对LLC谐振拓扑在宽范围输出应用领域存在的开关频率过宽问题,提出了一种新的拓扑-LLLC谐振拓扑。通过增加一颗电感,实现了在同样的输出电压范围内,工作频率范围缩窄,并维持在可控范围内的效果;另外,由于该电感的加入使得谐振元件变成4颗,即LLLC,但设计方法上与LLC基本类似。为充分理解该线路的工作原理,给出了较为完整的工作过程分析;随后给出了关键参数的计算,重点是对比分析了该拓扑降低工作频率的机理;最后,设计了一款功率为1500W,输出电压为43v～58v的样机。实际测算结果显示,其工作频率范围为110kHz-270kHz,基本满足设计要求,同时也验证了该线路的可行性。     

直流充电桩半桥LLC谐振电路设计

针对现行充电桩存在充电时间长、充电桩体积大以及开关损耗大等问题,提出一种基于软开关的半桥LLC谐振电路,作为直流充电桩DC-DC变换器的主电路,为车载电池充电。根据电路拓扑结构及理论分析,在Matlab/Simulink中搭建了DC-DC变换器的主电路仿真模型,通过分析输出的电压和电流波形可知,设计的变换器电路能够输出稳定且优质的电能。结果表明设计的半桥LLC谐振电路,可以大幅度降低直流充电桩DC-DC变换器的开关损耗,可减小充电桩体积,满足电动汽车充电桩在高频率应用场合下开关损耗小且充电效率高的要求,可在电动汽车变换器中推广应用。     

PWM型谐振直流环逆变器的建模与仿真

传统的状态空间平均模型不能对电压、电流纹波大的变换器或存在交流电压、电流的变换器进行建模,给有源箝位谐振直流环节逆变器的建模带来了很大的困难.深入分析了有源箝位谐振直流环节逆变器的工作原理,采用双幅控制的脉宽调制控制方案,提出了一种新的适用于有源箝位谐振直流环节逆变器的建模方法.仿真实验显示,该模型不仅具有良好的输出波形,而且控制精度高,能够实现连续脉宽调制的要求.     

一种半波整流的非对称结构LLC谐振变换器

采用全波整流的LLC谐振变换器具有结构对称、器件电流应力小的优点,但其输出整流结构复杂,成本较高,制约了其在小功率场合的应用。因此提出了一种半波整流的非对称结构LLC谐振变换器,通过负载等效的方法获得了非对称结构LLC谐振变换器的参数关系,并对其功率器件的电流应力进行了分析,相对于对称结构LLC谐振变换器,由于输出整流二极管导通角的增加使得功率器件的电流应力增加幅度较小。最后采用该方案设计了120W实验样机,实验结果验证了该方案的可行性。     

基于LLC谐振变换器的微型电动车DC-DC设计

设计了微型电动车的DC-DC控制器,提出了基于ST公司的L6599控制器的LLC半桥谐振变换器的设计方案,并对其工作原理、性能特点进行了分析和研究,并在此基础上进行了电路参数设计和校验,通过对所设计的一台120W LLC变换器的样机的测试,理论的正确性得到了验证。     

集成化的同步整流半桥LLC软开关变换器

为提高电源的功率密度,减小电磁干扰和传导损耗,提出一种集成化的同步整流半桥LLC软开关变换器,该变换器原边谐振槽由谐振电容、谐振电感和励磁电感组成,实现功率开关管零电压开通(ZVS),副边采用集成控制芯片的同步整流技术(SR),实现自然换流,使得同步整流管在电流连续和断续模式下实现零电流关断(ZCS),减小整流电路的传导损耗和输出电流纹波,简化了电路结构,提高电源效率。文中分析了其工作原理,最后制作了一台240W实验样机,并给出实验结果。     

宏微超声电机驱动系统辅助电源研制

针对宏微超声电机驱动系统内部电路需求多路相互独立的高稳定精度电压,设计了逻辑链路控制(logical link control,简称LLC)变换器+开关型集成稳压两级结构的多路独立输出稳压电源。采用LLC变换器将220V交流电降压变换为多路输出,主功率用闭环控制实现高精度稳压输出,其他辅助输出用高效开关型MP1584降压稳压电路实现二次稳压输出。用设计的电源、宏微超声电机、宏微驱动器、光栅尺及激光测振仪构建了宏微超声电机驱动控制系统。试验结果证明,本电源解决了传统单级多路输出电源存在的交叉调整率问题,能提供±1%内的稳定电压,整机效率≥80%,且线路简单、体积小,工程设计上易于实现;优化了宏微超声电机驱动控制系统的体积,提高了效率和可靠性。     

基于LLC拓扑的宽电压输出车载电源研究

针对电动汽车车载DC-DC变换器的设计问题,对车载DC-DC变换器的宽范围应用需求进行了分析,总结了使用LLC拓扑设计宽范围DC-DC变换器的面临的问题,传统的基波分析法设计理论在宽范围DC-DC变换器中引起的误差很大,通过空载的LLC增益分析对其进行了验证。提出了一种结合基波分析法的限制条件与仿真的新设计方法,使得增益分析的误差大大减小,且对效率优化十分有效。最后搭建了一台2 k W的实验样机对理论分析进行了验证,并根据所提出的设计方法给出了电路关键参数的设计流程。研究结果表明:所设计的样机在10%~100%负载下均能实现软开关,且最高效率达到97.1%。     

基于无源辅助谐振换流的新型软开关变换器

提出了一种无源辅助谐振换流新型软开关变换器.即通过采用简单的无源辅助谐振网络实现了开关管的软开关,开关管电压电流应力小,解决了输出二极管反向恢复问题.特别适用于以IGBT作为开关器件的高电压大功率场合.本文以其在Boost变换器的应用为例分析了它的工作原理,软开关实现条件,给出了谐振参数的设计方法,该软开关设计思想可以推广到其它基本的DC-DC变换器中.制作了一个使用IGBT的5 kW-20 kHz的实验样机,通过仿真和实验验证了该变换器的有效性.