全桥软开关LLG变换器模型与设计

现代DC/DC变换器的发展趋势是高频率、高效率和高功率密度.基于电路拓扑结构,提出了全桥LLC谐振变换器的数学模型,推导了电压增益与负载的关系.基于最优转换效率和宽负载变化范围的转换关系,确定了谐振电路参数,并设计了一款全桥软开关LLC谐振变换器.仿真与实验结果表明,该设计从轻载到满载范围内效率均达到94％以上,开关频率提高到了兆赫兹级,功率密度达到2.4×107 W/m3,验证了模型的正确性.     

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...     

数字控制全桥LLC谐振变换器

目前,多电飞机技术(MEA)已日益成为飞机动力的主流方式.270V高压直流电源系统具有安全可靠、重量轻及节省电能等优点,成为现阶段飞机供电系统的发展方向.在航空中大功率直直变换的应用场合,全桥LLC谐振变换器是一种较理想的拓扑.传统模拟控制变换器控制方法单一、硬件电路复杂、极大地限制了电源效率的提高和电源成本的缩减,因此本文提出了一种数字控制方案,该方案有效地减小电源的体积,降低电源的成本,提高电源的效率.本文最后研制了一台输入为DC 270(1±10％)V,输出为DC 28V/500W的原理样机,实验结果验证了理论分析的正确性以及数字控制的可行性.     

高效率LLC谐振变换器的定频混合控制策略

LLC谐振变换器为实现输出电压在宽范围内变化,普遍采用变频控制策略。然而变频控制策略存在谐振参数设计困难、变压器体积较大和电磁兼容等问题。为克服变频控制策略中存在的问题,提出定频变母线电压和移相混合控制策略。通过增大副边开关管零电流关断范围,提高变换器的工作效率和功率密度。分析所提控制策略的工作过程和软开关实现条件,并提出谐振网络参数设计方法。     

跟随型PWM控制LLC变换器的分析与实现

LLC谐振变换器在输出限流时会工作于PWM控制模式,而现有文献缺乏对PWM控制LLC谐振变换器的分析.为此,本文针对LLC变换器,比较了对称和不对称PWM控制策略,提出了一种新型的PWM控制策略-跟随PWM控制.论文分析了其工作原理,讨论了占空比大小对变换器软开关特性的影响,给出了控制策略的实现方法.最后针对350V ...     

一种基于简化时域方程的LLC谐振变换器参数设计方法

LLC谐振变换器中的谐振元件参数会影响变换器的增益、损耗、体积等主要特性,而目前大多关于谐振参数的优化设计方法存在精度不高、算法复杂等不足。对此,基于简化时域方程对重载下LLC谐振变换器开关频率小于谐振频率的工况进行了分析,指出影响增益的主要因素为电感系数。同时,以谐振阻抗作为关键变量,基于时域分析对软开关过程以及谐振电容电压峰值进行了分析,并给出了相关的约束方程。在以上分析的基础上,提出了一种谐振参数优选值的设计方法,具有准确、简单、快速的优点。最后利用仿真及实验对该设计方法进行了验证。     

计及DCM的电动汽车充电机LLC谐振变换器参数设计与优化

电动汽车充电技术是促进电动汽车发展与规模化应用的关键。LLC谐振变换器具有效率高、输出电压范围宽、功率大等特点,在电动汽车充电机中得到广泛应用。由于谐振过程十分复杂,通常采用基波等效分析(First Harmonic Approximation,FHA)方法设计LLC谐振变换器。该方法由于没有考虑不连续导通(Discontinuous Conduction Mode,DCM),从而存在较大的误差,并且需要多次反复迭代寻找合适的电路参数。提出了一种计及DCM分析的电动汽车充电机参数设计与优化方法,可以更精确地求解变换器电压增益,并且设计过程不需要迭代。针对某容量3.3 kW、输入400 V、输出250～430 V的LLC谐振变换器进行仿真分析,结果表明,采用所提方法对LLC谐振变换器参数进行优化设计,变换器的效率更高,且电压增益误差比传统方法减小了74.9%。     

基于LLC串联谐振的半桥变换器的研究

提出了一种新型LLC串联谐振变换器。它可使原边所有的开关管零电压导通、副边的整流管零电流关断,因而可实现极高的转换效率。由于电路利用了变压器的励磁电感,可使变换器在宽输入范围内实现软开关。此外,利用漏感参与谐振,可有效降低副边整流管的电压应力,提高EMI性能。在分析LLC串联谐振变换器工作原理的基础上,设计了实验样机。实验结果证明,变换器转换效率可达到92.1%。     

LLC谐振变换器的待机控制

探讨了LLC谐振变换器的待机控制，提出了一种待机模式的控制电路，进行了理论分析、仿真以及实验验证。     

Analysis and design of a half‐bridge LLC series resonant converter employing two transformers

This paper presents a two‐transformer LLC series resonant converter (SRC), which is derived from incorporating two identical converters. The proposed converter allows a low‐profile power supply design for liquid crystal display (LCD) TVs and servers. The presented converter can equally share the total load current between two transformers and the output rectifier modules. Therefore, the heat problem can be effectively relieved. The steady‐state analysis and design of this new two‐transformer LLC SRC are described. The experimental results are recorded for a prototype converter with an output voltage of 12thinspaceV, an output power of 300 W, and a resonant frequency of 74 kHz. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

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.     

基于LLC谐振变换器的直流电源控制系统设计

基于LLC谐振变换器的直流电源,具有输出电压范围宽、效率高、体积小等优点,因此受到了青睐。首先分析了三电平半桥LLC谐振变换器的数学模型。在此基础上,设计了以数字信号处理器(DSP)为控制器的脉冲频率调制(PFM)控制系统。针对DSP处理器在闭环调频过程中易出现周期值和比较值装载时间不一致、导致电路出现异常振荡的问题,提出了特定区域内赋周期值和比较值的方法。最后,通过实验证明了该方法的有效性。     

基于负载匹配的三相交错并联LLC谐振变换器变模式控制策略

针对三相交错并联LLC谐振变换器的负载工况,提出一种基于负载匹配的变模式控制策略。当工作在额定负载时,采用脉冲频率调制(PFM)控制方法使其发挥最大效率;当工作在轻载时,设计对称脉宽调制(PWM)控制策略,利用电压增益曲线中负载独立点的特性设计开关频率,既实现了软开关,也限制了开关频率的增大。深入研究对称PWM控制下的工作原理与增益特性,进一步对变换器的线性控制区和非线性控制区展开分析。当工作在极轻载与空载状态时,采用Burst控制方法实现对输出电压的有效控制。此外,对不同控制策略之间切换点的选择进行了详细分析与优化设计,准确可靠地实现了变模式控制。最后,基于碳化硅器件研制变换器实验样机,验证对变换器进行性能分析和变模式控制策略的正确性与合理性。     

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.     

Simple implementation of control gate signals for the interleaved LLC resonant converter for high current application

A novel method of the gate signal generation for the interleaved LLC converter is proposed, which is based on the relationship between the output signal of a toggle flip‐flop having the double period of the input clock signal and the output gate signal of the LLC controller having almost half‐duty cycle. The gate signals for the master and slave converters are generated using the rising and falling edge instants from the original control gate signal of the controller, respectively. Therefore, the required 90° phase difference between two signals can be always kept at any instant and at any output load condition. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于移相控制的三相交错并联LLC谐振变换器均流控制策略

为了适应大功率应用场合,多相LLC谐振变换器的交错并联结构得到了广泛关注和研究.由于并联各相LLC谐振变换器谐振参数(励磁电感Lm、谐振电容Cr和谐振电感Lr)的差异,各相的电压增益互不相同,进而导致各相电流不平衡.为了解决这一问题,基于原副边星形连接的三相交错并联LLC谐振变换器电路拓扑,详细分析了各谐振参数对并联LLC谐振回路均流的影响程度;提出了一种基于移相控制的均流控制策略,运用余弦定理求出谐振电流相位的关系,转化为开关管的相位驱动信号,在不增加任何附加电路的情况下,实现并联各相LLC谐振回路的自动均流,提高了系统整体运行的可靠性.最后通过仿真和实验分析了所提控制方法的有效性和准确性.     

多路LLC谐振变换器交错并联均流控制

LLC谐振变换器多路交错并联具有良好的应用前景,然而谐振元件的参数偏差会导致各路LLC谐振变换器电流不均衡的问题。为了解决这一问题,通过将二次侧的同步整流替换为可控整流方式,利用各路输出电流作为控制信号对二次侧进行脉宽调制控制,提供附加的电压增益,形成均流控制环路,保证各路的电压增益相同,从而实现多路LLC谐振变换器在相同开关频率下运行的均流调节。介绍了该控制的原理及实现方法。基于电磁暂态过程进行仿真,得出不同负载率下的电流不平衡度;同时搭建100 W的实验样机,在电流不平衡度最大的工况下,验证了该均流控制方法的可行性和有效性。     

大功率LLC变换器的谐振参数优化设计*

LLC变换器具有实现原边零电压开通和副边零电流关断的软开关特性，其功率密度高，在车载电源、LED等领域被广泛应用。但LLC谐振变换器由于工作的复杂性，导致谐振参数缺乏一种有效且明确的设计方法。论文基于基波近似法(first harmonic approximation, FHA)对传统的增益公式进一步化简，提出了一种简单明确的谐振参数设计方法。为了验证此方法设计的参数最优性，制作了一台7.5 kW的实验样机。输出电压范围为100 V～375 V,而且可在200 V～375 V的电压范围内实现7.5 kW的恒功率输出，整机平均效率达到95%以上，峰值效率可达到96.7%。实验结果表明，提出的参数设计方法可最大化地提高变换器效率。     

三电平LLC谐振变换器关断损耗的优化设计

开关管关断损耗是三电平LLC谐振变换器高频工况下的主要损耗,是一个与谐振电感L_r、谐振电容C_r、励磁电感L_m以及电压增益Gv密切关联的变量。首先用时域分析法,建立了开关管关断电流I_(off)与电感比k、归一化频率f_n和品质因数Q之间的解析函数;并结合开关管关断过程特点,建立了关断损耗P_(sw-off)与[k,f_n,Q]之间的解析函数。然后构建出[I_(off),k,f_n,Q]和[P_(sw-off),k,f_n,Q]2个四维图形,分析参数之间的规律。在此基础上,推导了在电压增益的需求和开关管零电压导通的实现2个约束条件下来优化P_(sw-off)的[k,f_n,Q]参数取值空间,进而采用粒子群优化算法求解关断损耗优化下的[k,f_n,Q]值。最后设计了一个200 V输入、130 V输出、负载电阻48.4Ω、额定功率350 W的实验样机,并对比分析了所提方法与降低谐振电流有效值来减少导通损耗的传统优化方法分别在满载与半载条件下的关断损耗,证明了所提优化方法在降低开关管关断损耗、提高变换器效率方面效果明显。