基于平面变压器的LLC谐振变换器设计

LLC谐振变换器开关损耗低,工作频率高,能够满足高功率密度、高效率的指标要求,适用于车载DC/DC变换器.但是,LLC谐振变换器在低压大电流的重载工况下,品质因数较大,零电压开通(ZVS)难以实现,不利于效率的提升和电磁兼容(EMI)性能的优化.针对上述问题,对LLC谐振变换器死区内的工作模态进行时域分析,提出一种优化ZVS实现的谐振参数设计方法.采用集成同步整流电路的平面变压器优化结构,降低了变压器漏感,以满足谐振参数设计值.最后,通过仿真和实验验证了参数设计的合理性及对ZVS实现的有效性.     

适用于ISOS拓扑的高压DC/DC变换器研究

在电力电子变压器和直流配电网等领域,需要采用DC/DC变换器双向传输能量。为了适用不同电压等级电网,研究适用于ISOS拓扑的双向DC/DC变换器,采用双向LLC谐振实现能量双向流动时开关器件的ZVS和准ZCS,使用均压电阻实现系统的稳态均压。首先描述双向LLC谐振变换器的工作波形,然后采用基波分析法对电路的增益特性进行分析。将适用于ISOS拓扑的增益特性及软开关的实现条件作为双向LLC谐振网络设计的依据,并对高频隔离变压器和ISOS拓扑的均压电路进行分析与设计。最后研制2个6.25 kW的变换器,对所提出的设计方法进行验证。试验证实变换器能够实现能量双向传输时开关器件的ZVS和准ZCS,并且能量双向流动时变换器具有相同的增益特性,同时变换器的串联不均压度小于3%。     

双频率控制LLC谐振变换器分析与设计

针对传统LLC谐振变换器负载动态响应较慢的问题,提出并研究了双频率控制LLC谐振变换器。与传统变频率控制LLC谐振变换器相比,双频率控制LLC谐振变换器无需补偿网络和压控振荡器,简化了控制电路的设计。此外,双频率控制LLC谐振变换器保持了传统谐振变换器开关管的零电压导通(ZVS)和二极管的零电流关断(ZCS),实现了高效率功率变换。详细分析了双频率控制LLC谐振变换器的工作原理及其关键参数的设计原则。最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

适用于ISOP拓扑的DC/DC变换器研究

在交直流混合微电网和电力电子变压器等领域,由于电压较高、功率较大,通常采用ISOP拓扑进行能量的双向传递,本文研究适用于ISOP拓扑的双向LLC谐振DC/DC变换器,采用H桥2个桥臂驱动脉冲移相的方式,解决变换器预充电电流过冲的问题;对于组成ISOP拓扑的变换器之间的移相特性进行了分析与计算,对ISOP拓扑双向传输能量的均压及均流特性进行了分析与设计;采用均压电阻实现ISOP拓扑串联侧的稳态均压,并对双向LLC谐振DC/DC变换器的谐振网络进行了分析与计算;最后研制出由20个双向LLC谐振变换器组成的ISOP拓扑,对文中提出的设计方法进行验证,试验证实变换器移相启动过程中无电流过冲、并实现了基准桥臂的ZVS和移相桥臂的ZCS或者准ZCS,而且变换器组成ISOP拓扑的动态和静态的均压均流满足要求。     

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。     

主回路电流有效值最小的LLC参数优化设计

提出了一种适用于LLC倍压谐振变换器参数设计方法。首先,推导出了LLC倍压谐振变换器主回路谐振电流峰值和有效值表达式,分析了LLC倍压谐振变换器的ZVS导通条件,建立了变换器优化设计模型。然后,利用MATLAB优化设计方法对LLC电路进行了优化设计。最后通过Pspice仿真实验验证了优化方案的可行性。     

主回路电流有效值最小的LLC参数优化设计

提出了一种适用于LLC倍压谐振变换器参数设计方法.首先,推导出了LLC倍压谐振变换器主回路谐振电流峰值和有效值表达式,分析了LLC倍压谐振变换器的ZVS导通条件,建立了变换器优化设计模型.然后,利用MATLAB优化设计方法对LLC电路进行了优化设计.最后通过Pspice仿真实验验证了优化方案的可行性.     

一种改进的LLC变换器谐振网络参数设计方法

对于LLC谐振式直流变换器,提出一种基波分析法结合时域仿真的改进型谐振网络参数设计方法。在LLC谐振式变换器的设计中,谐振网络参数的设计对于变换器的性能具有重要影响。该文在采用基波分析法对LLC谐振式直流变换器的电压增益特性、零电压开通(zero voltage switching,ZVS)条件、器件应力和谐振网络传输效率进行详细分析的基础上,指出基波近似分析方法不能准确反映谐振变换器电压增益特性的缺点,并提出一种基波分析法结合时域仿真的改进型谐振网络参数设计方法,给出其设计过程。基于所提出的方法设计的参数建立一台220 W的样机,实验结果证实了所提出改进型设计方法的正确性和可行性。     

多路输出500WLLC谐振变换器的设计

LLC半桥谐振变换器以其高效率、高功率密度等优点成为近年业内研究的热门拓扑.这里设计了基于LLC谐振变换器的500 WLC多路输出DC/DC变换器.在分析了LLC软开关特性后,介绍了一种基于频域分析的参数设计方法.针对多路输出电源系统,采用了一种非对称结构的LLC谐振型变换器,并介绍了其实现电路.最后在500 W实验样...     

基于Maxwell的半桥LLC谐振变换器平面磁元件优化设计

LLC谐振变换器广泛应用于分布式电源系统DC/DC变换器的前端和可再生能源发电系统,而LLC谐振变换器的磁元件的集成平面化使其具有高性能、高效率和低成本的优点.介绍一种基于损耗的改进的变换器设计方案,从损耗、增益、空载特性等多角度分析谐振电感、变压器激磁电感、谐振电容的影响,从而确定性能最优的系统参数.由于平面磁元件在DC/DC变换器中起着十分重要的作用,通过有限元分析软件Maxwell对多种结构形式的平面变压器进行数值仿真,确定变压器设计的最优结构,实现对LLC谐振网络的精确控制.     

LLC谐振变换器的参数设计

对于LLC谐振变换器,谐振网络参数的设计对提高变换器的工作性能有着重要的影响.采用基波分析结合频率仿真的方法,在对LLC变换器的直流电压增益特性,零电压开通条件及谐振网络传输效率进行详细分析的基础上,总结推导出一种简单、高效的LLC谐振变换器的参数设计方法,并给出其具体设计过程.最后,基于所提出的方法设计了具有90%变...     

LLC谐振变换器的新型谐振网络参数设计方法

在LLC谐振变换器的设计中,谐振网络参数对变换器性能具有重要影响,合理选择谐振网络参数是实现变换器高效率的前提和保证。为此,提出一种简单的新型谐振网络参数设计方法,并给出其设计过程。在对LLC谐振变换器损耗、谐振网络传输效率和电压增益分析的基础上,选择合适的kQ乘积值,可以实现变换器增益要求、原边开关管的零电压开通和副边整流管的零电流关断,使变换器效率显著提高。最后制作了一台功率1 kW的样机,实验结果验证了所述方法的有效性。     

双向对称型LLC谐振变换器参数优化分析

针对一种对称型双向LLC谐振变换器进行原理分析以及参数优化设计,可降低功率开关器件通断时产生的损耗.首先采用基波近似(FHA)的方法分析了变换器的工作原理,得出变换器的直流增益特性曲线.通过分析负载情况以及寄生参数对开关管ZVS和ZCS特性的影响,设计合理的品质因数和谐振参数,以确保负载变化范围内变换器不会进入容性工作区域.最后在saber仿真软件下搭建双向LLC谐振变换器仿真模型,通过仿真结果与理论分析的分析对比,验证了参数优化设计的可行性和准确性.     

三电平LLC谐振型DC/DC变换器的分析和设计

将三电平技术和LLC谐振变换器结合起来，提出三电平LLC谐振变换器。根据等效电路模型推导出该变换器输入输出电压的增益与开关频率、负载之间的关系，揭示其开路和短路特性，为该变换器的空载工作和短路保护的设计提供了理论基础。提供了该变换器两个死区时间的设计方法，从而保证了开关电压应力限制在输入电压的一半，同时满足每个开关零电压关断的实现条件。谐振参数可用推荐的方法依照变比n谐振电容Cs、谐振电感Ls、谐振电感Lm、的次序来设计。最后根据所提供的设计方法设计了一个540W样机，性能和结果满足要求，效率达94．7％。     

基于GaN器件的直流配电网用户侧DC/DC变换器设计

隔离型DC/DC变换器连接低压直流配电网和用户侧直流负荷,在低压直流配电系统中起着重要作用, 对其效率和功率密度提出更高的要求。本文采用具有原边开关管零电压开通和副边整流管零电流关断特性的LLC谐振变换器,首先分析变换器的工作原理,对其谐振参数进行选择。使用具有更低的导通电阻和等效输出电容的氮化镓器件作为原边开关管,进一步提高变换器工作频率和效率,降低磁性元件体积。在此基础上,对GaN器件驱动、同步整流和磁性元件进行优化和设计。最后搭建了一台375V/48V/500W的LLC谐振变换器样机,最高效率为97.6%,验证了设计的正确性。     

LLC resonant DC–DC converter with series‐connected primary windings of transformer

This paper proposes a zero‐voltage switching (ZVS) LLC resonant step up DC–DC converter with series‐connected primary windings of the transformer. The series resonant inverter in the proposed topology has two power switches (MOSFETs), two resonant capacitors, two resonant inductors, and only one transformer with center‐tapped primary windings. The power switches are connected in the form of a half‐bridge network. Resonant capacitors and inductors along with the primary windings of the transformer form two series resonant circuits. The series resonant circuits are fed alternately by operating the power switches with an interleaved half switching cycle. The secondary winding of transformer is connected to a bridge rectifier circuit to rectify the output voltage. The converter operates within a narrow frequency range below the resonance frequency to achieve ZVS, and its output power is regulated by pulse frequency modulation. The converter has lower conduction and switching losses and therefore higher efficiency. The experimental results of a 500‐W prototype of proposed converter are presented. The results confirm the good operation and performance of the converter. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

非对称半桥交错并联输出式LLC谐振DC-DC变换器设计

LLC谐振变换器由于谐振特性,能够较容易实现软开关和增大变换器功率密度,在中大功率场合得到广泛应用。为了增大功率密度提高输出容量,设计了一种非对称半桥交错并联输出式LLC谐振DC-DC变换器,对变换器的工作过程进行了分析。分析了不同k值对变换器的影响,对谐振网络进行了等效分析。不同谐振频率下变换器分布在不同的工作区域,不同的工作区域中开关MOS管实现软开关过程的难易程度不等。通过仿真和样机测试验证了设计的变换器开关管能够实现零电压开关(ZVS),能够有效减小变换器的开关损耗。