基于混合控制模式的宽范围LLC谐振变换器设计

为了提升LLC谐振变换器的输入电压范围,提出了一种混合控制的方式来提升LLC谐振变换器电路的增益。将整个控制分为3个模式,分别为全桥模式、半桥模式以及混合模式。在混合模式下,通过PI运算得出半桥LLC谐振变换器和全桥LLC谐振变换器分配的权重,控制信号由数字信号处理器DSP28335发出,让整个电路在控制周期的一定时间内工作在全桥LLC谐振变换器模式,其余时间工作在半桥LLC谐振变换器模式。前期通过分析和仿真,能够确定控制方式的最佳控制方案,最后通过一个输入50~150 V直流、输出12 V/5 A的实验样机,验证了所提控制方式的正确性和合理性。     

定频调节的半桥式变压器复用型谐振变换器

提出了一种定频调节的半桥式变压器复用型谐振变换器。该变换器使变压器交替工作于谐振模式与正激模式,提高了磁芯利用率。采用定频脉宽调制(PWM)控制方式,通过改变正激电路的占空比来实现输出电压调节。与传统调频控制方式相比,定频PWM控制更为简单可靠,有利于磁性元器件和滤波电路的设计。此外,该变换器的谐振电路部分具有开关管零电压开关(ZVS)开通和零电流开关(ZCS)关断,以及次级二极管ZCS关断等优点,且谐振电路与正激电路交替工作即可实现变压器复位,无需额外的复位电路,结构简单。详细分析了所提变换器的电路拓扑结构与工作原理,并搭建62～82 V输入,24 V/2.5 A输出的实验样机,最后与传统半桥LLC谐振变换器进行性能比较,实验结果验证了理论分析的正确性。     

PWM控制的双向LLC谐振变换器

针对能源互联网和电动汽车等所需储能系统,提出一种具有宽输入和宽输出电压范围的双向谐振变换器。该变换器是在双向LLC谐振变换器拓扑结构的基础上,通过在二次侧加入辅助开关构成。变换器采用定频控制方式,利用一次侧全桥-半桥之间的切换配合二次侧辅助开关的脉宽调制(pulse width modulation, PWM),以实现宽增益变换,可以应用在电压增益有4倍变化的场合。所提变换器在工作过程中功率器件均工作于软开关状态,有利于提高变换器效率,采用定频控制有利于变压器的设计。对变换器的正反向工作原理和调制策略进行了详细分析,最后搭建了一台最大功率为3kW的实验样机,实现了400V直流母线与105～420V的蓄电池组之间的双向功率变换,完成了系统实验。实验结果验证了该变换器可实现双向功率变换,并且具有宽电压增益和高效率。     

一种可控谐振电感的半桥LLC电路及其控制

本文提出了一种可控谐振电感的半桥LLC电路,根据输出电流的大小调节谐振电感的感量,从而改变谐振腔的参数,使得开关频率基本维持恒定,同时缩小了LLC变换器轻载打嗝范围,这确保变换器在宽功率范围输出时无噪声,并且具有优良的输出特性.论文详细分析了可控电感的磁路、控制方法以及LLC变换器的工作原理和工作过程,对所提出电路及其控制进行了计算机仿真,并设计了一台输入为740 V,输出为420 V,满载功率为1.8 kW,输出功率范围为10％ ～100％的样机.计算机仿真与实验结果表明,通过调节谐振参数,使得开关频率基本恒定在140 kHz,在整个功率输出范围内变换器都未进入打嗝模式,输出电压特性好.与传统的LLC电路相比,该电路具有高的转换效率.     

基于Saber的电动车LLC电源仿真

电动车控制器的辅助电源可采用半桥LLC谐振变换器,为此基于Saber设计了一款DC/DC降压半桥串联谐振变换器。半桥LLC电路采用UC3863作为控制芯片,计算出变压器匝数比、谐振电感、谐振电容等参数后,通过反馈回路采样输出电压和电流,通过隔离脉冲变压器驱动MOSFET管;DC/DC电路采用半桥串联谐振电路,将蓄电池提供的48 V降压到15 V、5 V两路电压。对电源用Saber进行仿真,最终实现了48 V到15 V、5 V的降压输出。     

宽增益高效率LLC谐振变换器拓扑

针对LLC谐振变换器增益负载敏感性强、与效率存在强耦合的不足,提出了一种由LLC 谐振变换器和两开关buck-boost构成的宽增益高效率LLC谐振变换器拓扑。通过采用输入并联与输出串联的方式,分别由LLC谐振变换器传输功率、buck-boost调节输出电压。其中,LLC谐振变换器运行于谐振频率,buck-boost采用PWM调节输出电压。分析了变换器的运行模式,给出了相应的参数设计方法,并进行了仿真验证。最后,对输入30 V、输出200~360 V、360 W样机进行了实验,实验样机增益范围和效率分别为6.67~12、97.4%。仿真与样机实验验证了所提出的宽增益高效率LLC变换器拓扑及其调制方法的有效性。     

具有宽范围输出电压的三电平半桥LLC谐振变换器控制策略

由于三电平变换器的开关管电压应力仅为输入电压的一半,在大功率DC-DC电源、电动汽车充电等应用领域得到广泛的关注和研究。为了实现宽范围输出电压调节控制,克服三电平半桥LLC谐振变换器采用变频调制时电压调节范围小的缺点,将移相调制策略引入三电平半桥LLC谐振变换器控制,分析了其工作过程、电压调节范围及软开关条件,导出了实现软开关的工作状态分界点,由此提出一种三电平半桥LLC谐振变换器移相和变频相结合的混合式调制策略。该策略根据软开关工作状态,切换移相调制和变频调制,以实现全程软开关和宽范围输出电压控制。实验验证了理论分析结果的正确性以及所提调制策略的可行性和有效性。     

一种混合调制的五电平LLC谐振变换器

针对拓宽LLC谐振变换器的电压增益,提出一种五电平LLC谐振变换器,由两个三电平(TL)桥臂、主/辅助变压器、谐振器件和一组整流桥构成。两个三电平桥臂的直流侧并联,交流侧则通过辅助变压器串联。两个三电平桥臂工作在调频或者移相方式下,依据输出电压需求得到低、中、高三种电压增益工作模式。在低电压增益模式下,只有主桥臂电路工作在调频(PFM)方式下。在中电压增益模式,主桥臂工作在定频方式,而辅助桥臂工作在定频+移相方式。在高电压增益模式,主/辅助桥臂同时工作在调频方式下。与传统三电平LLC谐振变换器比较,新电路在低压输出时电路开关频率更低;在同样的谐振参数下,具有更高的电压增益,更适合宽输出范围使用。详细分析了新拓扑的工作原理,并与传统拓扑进行了对比分析。研制了一台90～220 V输出的样机,测试表明在宽输出范围内,低电压增益模式下新拓扑较传统拓扑效率能提升1. 9%,验证了理论分析的正确性。     

一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器

针对车载DC-DC变换器输入电压变化范围大的问题,提出一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器。该变换器包括飞跨电容(FC)型三电平Buck电路和LLC谐振电路两部分,FC三电平Buck电路输出端口与LLC谐振电路输入端口串联,通过控制FC三电平Buck电路占空比实现输出电压调节以适应宽输入电压范围,同时三电平结构降低了开关管电压应力、减小了损耗;LLC谐振电路传输负载所需全部功率,采用定频开环控制以获得高效率和稳定增益,同时实现了电气隔离。详细分析了组合式变换器的拓扑结构、直流增益以及工作效率,并与相同电路构成的级联式变换器进行了效率特性对比,根据组合式变换器的拓扑结构和工作特性,提出一种解耦控制策略,实现输出电压稳定和飞跨电容电压平衡,最后搭建了一个200～400 V输入、12 V/20 A输出的实验电路进行验证,实验结果表明所提组合式变换器的正确性和可行性。     

基于数字控制的三电平LLC谐振变换器设计

三电平直流变换器可降低功率开关器件承受的电压应力,在高压输入场合可选择低压器件,有利于功率器件的选择.三电平LLC谐振变换器不仅能实现初级开关器件的ZVS,还能实现输出整流二极管的ZCS,有利于提高变换器效率,降低电磁干扰.详细分析了三电平半桥LLC谐振变换器的工作原理、控制方式及主要参数设计,采用数字控制完成了800 W样机实验.实验结果验证了理论分析的正确性及该变换器的高效性.     

基于半桥LLC谐振变换器的多路输出辅助电源设计

根据辅助电源高可靠性、高稳定性、低电磁干扰的要求,详细介绍了基于半桥LLC谐振变换器的多路输出辅助电源关键参数以及驱动和启动电路设计。主电路采用零电压准谐振变换器控制芯片UC3863控制。实验结果验证了设计的正确性。     

基于MC33067的LLC谐振全桥变换器的应用设计

LLC变换器以其卓越的性能迅速成为DC/DC变换器的首选拓扑,而目前该拓扑大多应用在小功率半桥变换器,而在大功率全桥变换器中的应用还较少。在此提出了一种基于高性能谐振控制器MC33067的LLC谐振全桥变换器设计方案,该拓扑采用了固定死区的互补调频控制方式,巧妙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,实现了初级零电压(ZVS)开通以及次级零电流(ZCS)关断,并给出了输出直流电压48 V,满载功率2 kW的试验结果。试验结果表明,LLC谐振全桥变换器具有高频、高效率等优点,符合电源高功率密度、高效的发展要求。     

半桥LLC谐振变换器效率优化方案的研究

半桥LLC谐振变换器因谐振电流和变压器次级输出电流太大,会导致开关损耗和导通损耗过大.针这一问题,提出了优化设计变压器励磁电感Lm来降低谐振电流和变压器次级输出电流有效值的方案.介绍了谐振频率工作电路和宽范围输出工作电路的设计方案,并给出了输出直流电压为45～60V的变换器在输出直流电压为50V,输出负载功率为1.5kW时的实验结果.     

数字EDD修复仪LLC辅助电源设计

数字式电火花堆(EDD)修复仪辅助电源需满足为焊枪电机供电、保证数字芯片工作及实现多路输出和电气隔离。传统辅助电源设计方式存在转换效率低、功率密度小、易受干扰、功率等级低等缺点。采用定频LLC谐振变换器加同步Buck两级拓扑的新式辅助电源设计方案,利用高频LLC谐振变换器的软开关能力,可缩小电源体积、提高转换效率,且能实现多路输出间电气隔离,避免相互干扰。通过与传统的辅助电源作比较,突出了所提新式辅助电源的优点,并详细分析了新式辅助电源的工作原理和控制方式,最后通过一台实验样机验证了新式辅助电源的可行性。     

一种Boost型宽电压范围输入LLC谐振变换器

传统的桥式LLC谐振变换器不适合宽电压范围输入,且其输入电流断续。为此提出了一种新型的 Boost 型 LLC谐振变换器。通过集成两个交错并联的Boost电感,不仅可以拓宽LLC变换器的增益范围,而且可以显著减小输入电流的纹波,因此该变换器适合用在光伏、燃料电池等可再生能源发电系统中。与传统的脉冲频率调制控制相比,该变换器采用定频脉冲宽度调制控制,励磁电感和Boost电感对变换器的增益特性影响很小,可以简化谐振参数的设计,同时定频控制也有利于磁性元器件和滤波电路的设计。首先介绍了该变换器的工作原理;然后通过时域分析,对该变换器的增益特性进行了深入研究;之后对变换器的ZVS软开关条件进行了详细的分析;最后建立了一台120~240 V 输入、24 V/25 A 输出的实验样机,实验结果验证了变换器的实用性及理论分析的正确性。     

基于磁控制的双变压器LLC谐振变换器混合控制方案

针对传统控制方法效率不高、抗电磁干扰能力弱的问题,以基于磁控制的可变电感全桥双变压器的LLC谐振变换器为对象,提出了一种混合控制方案。首先,通过调节可变电感实现定频模式下的输出电压控制。然后,采用调节可变电感和改变开关频率的混合控制方式,使变换器工作在谐振频率的附近,进而实现输出电压的调节、整体效率提高。最后,在实验样机上验证了该方案理论分析的可行性。     

面向二次脉动功率解耦的三端口LLC谐振变换器

为了吸收单相交直流系统中耦合的大量二次脉动功率,提出给予I3桥结构的三端口LLC谐振变换器。所提变换器实现双向解耦电路的开关桥臂和LLC谐振变换器的开关桥臂的集成,消除母线上的大容量电解电容、提高系统可靠性,而且减少有源开关的数量和系统的开关损耗。详细分析三端口LLC谐振变换器的工作原理和控制方法,设计I3桥的开关驱动策略,实现功率解耦端口和直流输出端口的独立控制。实验结果证明了所提集成功率解耦功能的三端口LLC变换器及其控制方法的正确性和有效性。     

半桥LLC变换器谐振参数及ZVS失效分析

采用基波近似原理推导出LLC谐振变换器等效模型,深入分析半桥LLC工作状态。根据等效模型,重点研究了主要谐振参数对变换器直流增益的影响。通过仿真分析变换器零电压开通(ZVS)失效与负载和频率的关系,并对变换器各参数进行优化和限定最大输出功率,避免了ZVS失效。最后设计出150 W/48 V的变换器,仿真及实验均达到预期效果,进一步验证了该方法的正确性和可行性。     

基于国产MCU混合控制的高压直流变换器

LLC谐振变换器的电路分析采用一次谐波近似法(FHA),忽略高次谐波的影响。对于LLC谐振变换器的宽范围输入,只调节开关频率稳定输出电压,会出现输出电压超出允许范围的情况。根据归一化频率和电压增益曲线,当开关频率远离谐振频率时,FHA不再有效,会导致电压致增益失效。采用单一调节频率控制模式,不能控制输出电压的允许范围。因此,通过调节频率和调节开关管占空比的混合控制方式,稳定输出电压。控制芯片采用国产的HPM6300单片机,具有160 MHz主频。这里搭建功率为1.5 kW的原理样机进行实验验证,额定输入电压为400 V,电压输入范围为±10%,额定输出电压为1 500 V。实验结果证实了理论分析和参数设计的准确性。     

半桥LLC谐振变换器分析与设计

介绍半桥LLC谐振变换器的工作原理,在此基础上分析计算半桥LLC谐振变换器的主要参数,并以FSFR2100型控制芯片设计出一种半桥LLC谐振变换器,测试结果表明,半桥LLC谐振变换器具有高效率、高功率密度、低电磁干扰的特点.