双向全桥LLC谐振变换器的理论分析与仿真

将LLC谐振网络引入到全桥双向DC-DC变换器中,提出一种新型双向全桥LLC谐振变换器。该变换器主要由传统全桥双向DC-DC电路和LLC谐振网络组成。该电路可以在全负载范围内实现功率开关管的零电压开通关断和整流环节的零电流开通关断。文中介绍和分析了变换器的拓扑结构与工作原理,并通过仿真验证了理论分析的正确性。     

LLC谐振全桥DC/DC变流器的优化设计

LLC谐振全桥DC/DC变流器具有很高的功率密度和转换效率,但仍需合理的设计才能体现其优势.在该变流器中,谐振网络参数的选取对电路性能有至关重要的影响.本文从提高全输入范围内变流器转换效率的角度出发,对谐振网络及其它参数进行了优化设计.最后制作了一台1 kW功率等级的样机,对所提出的设计方法进行的实验结果表明,采用所设计的LLC谐振全桥DC/DC变流器具有工作频率范围窄,全输入范围内效率高等优点.     

全桥LLC谐振变换器软启动混合控制策略

针对全桥LLC谐振变换器在启动时会产生很大的谐振浪涌电流,探讨了一种在启动的不同阶段实现变占空比和变频的混合控制策略。在分析了谐振电流的启动工作过程和工作轨迹的基础上,介绍了全桥LLC谐振变换器数字软启动控制策略的具体实现方法。以32位DSP芯片为控制核心,搭建了一台400 W的实验样机。实验结果表明,该数字软启动混合控制策略能大幅减小全桥LLC变换器谐振电流浪涌,且性能优于移相软启动控制策略。     

全桥LLC谐振LED均流策略的研究

为解决多路LED串并联时各路输出电流不均衡造成的问题,在此提出了一种基于全桥LLC谐振的多路输出LED均流电路。该电路利用平衡电容高阻抗、隔直通交的优点以及全桥整流电路在输出端的优越特性,通过对LLC谐振变流器频率特性的分析与研究,实现了较宽范围内变流器电压增益的调整。在半桥LLC谐振变换器的基础上,将控制电路优化为全桥LLC电路,并在输出端加上电容均流网络,满足多路LED均流输出。文中给出了该电路工作原理及其参数设计方法,利用PSIM软件对电路进行仿真分析,验证了该谐振均流电路的适用性、可行性与准确性。最后通过一台60 W的样机输出3条LED支路进行了实验研究,结果表明所提电路具有良好的均流效果,提高了整机工作效率。     

一种混合调制型三路输出DC-DC变换器

提出一种基于LLC谐振电路和移相全桥电路的混合调制型三路输出DC-DC变换器,根据LLC谐振电路与移相全桥电路不同的调制原理,采用脉冲频率与移相混合的调制方式实现三路输出的调节。该文提出的变换器可以等效成一个输入并联-输出串联结构的LLC谐振电路和两个移相全桥电路,由于LLC谐振腔的存在,开关管可以在全负载范围内实现零电压软开通;移相全桥电路的辅助电感无需特别设计,可以减小由辅助电感引起的占空比丢失的问题。本文对提出的变换器的工作原理与工作特性进行了详细的分析,并通过一台输出功率1.4kW的原理样机,验证了所提出变换器的有效性。     

行波管高压电源变换器的滑模PI控制方法

针对行波管高压电源的应用需求,为实现高压电源变换器在负载动态突变条件下良好的动态和稳态性能,提出了一种滑模比例积分(PI)控制方法。设计了一种应用于行波管高压电源的全桥LLC谐振倍压功率变换器,分析了基于自激移相调制的全桥LLC变换器的工作原理,采用平均大信号建模法建立了全桥LLC变换器的大信号模型,并基于模型设计了LLC变换器的滑模PI控制方法,采用非线性切换函数实现滑模和PI控制的平滑过渡。仿真实验结果表明:在负载脉动突变过程中,这种控制方法兼有滑模控制动态性能、鲁棒性好与PI控制稳定性好的特点,具有超调量小、动态响应时间快、稳态精度高、稳态纹波小等优点,且验证了所设计的全桥LLC变换器能够实现全工作过程的软开关。     

一种新型的共用滞后桥臂的零电压开关混合型变换器

本文提出了一种新颖的实现滞后桥臂软开关的全桥混合型变换器。半桥LLC与全桥共用一个滞后桥臂,保证该桥臂开关管实现全范围的ZVS,LLC输出回馈到直流母线侧,变换器工作在恒定频率,总的输出由全桥通过移相来控制。同时使开关频率大于谐振频率,LLC输出功率在满足软开关情况下尽可能小,可有效降低损耗。最后研制了一台3k W样机,验证了该方案的可行性,实验结果表明滞后桥臂能够实现全范围的软开关。     

复合式全桥三电平LLC谐振变换器

该文提出了一种适合于燃料电池供电系统新颖的复合式全桥三电平LLC谐振变换器。它是在复合式全桥三电平变换器的基础上加入了LLC谐振网路以实现开关管ZVS和整流二极管ZCS。该变换器集合了复合式全桥三电平变换器和LLC谐振变换器的优点：适合于在宽输入电压范围的应用场合；三点平桥臂的开关管电压应力只有输入电压的一半；整流二极管实现ZCS，其电压应力仅为输出电压；可以在全负载范围内实现ZVS。该文通过一个200－400V输入，360V/4A输出的原理样机验证了它的工作原理，并给出实验结果。     

高输入输出变比的两级式DC/DC变换器

两级式变换器比单级式变换器更适合应用在输入输出变比较高的DC/DC变换场合。研究了一种Buck+LLC谐振全桥的电路拓扑,阐述了LLC谐振全桥的原理和特性,在分析了这种两级变换器的稳定性基础上,通过合理选取前级Buck电路的输出电压、后级LLC谐振全桥变压器变比和谐振元件参数,提高了两级变换的效率。基于上述分析,采用该拓扑结构试制了一台功率1 kW,210～270 V输入,27 V输出的原理样机,并给出了实验结果。     

光伏并网逆变中全桥LLC谐振技术的应用

传统家庭式光伏并网逆变器中的升压电源多采用脉宽调制(PWM)硬开关推挽升压技术,存在开关损耗大、转换效率低以及故障率高等缺点。针对上述问题,提出一种在家庭式光伏升压电源中应用全桥LLC谐振软开关技术的方法。分析了全桥LLC变换器中谐振元件的参数和变压器的设计;通过Saber仿真验证了理论参数的可行性;最后研制了一台250 W基于全桥LLC谐振结构并采用脉冲频率调制(PFM)的家庭式光伏升压电源样机。实验结果表明,该电源样机输入电压为20~40V可调,输出电压可恒定为360V;在整个输入电压范围内均实现了开关管的零电压开关(ZVS)。所提升压电源提高了光伏升压电源的效率,同时满足了节能减排要求。     

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。     

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.     

全桥软开关LLC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。     

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。     

基于负载变化的全桥LLC谐振变换器优化设计

LLC谐振变换器因其高效率和高功率密度的特性已经广泛应用于直流变换器的各种场合,其中负载变化将会对LLC谐振变换效率带来显著影响。首先分析了负载对全桥LLC谐振变换器最小工作频率和最大输出电压增益的影响,并提出一种基于给定负载范围电源效率优化的全桥LLC变换器参数设计方案。在此基础上,进一步给出基于负载变化的变频-移相混合控制策略的软开关实现条件。最后通过PSIM仿真和搭建实验样机验证了基于负载变化的全桥LLC谐振变换器优化设计方法的可行性。结果表明,优化设计方案既保证了较宽的电压输入范围,又实现了在给定负载范围内保持较大效率的目的。     

全桥LLC谐振变换器的研究

全桥LLC谐振变换器以软开关、高效率等特性,广泛应用在中大功率DC/DC变换器。详细分析了全桥LLC谐振变换器拓扑的工作原理,并运用基波分析法(FHA)对其建模,从频率特性,短路特性两个方面进行分析。最后,在Matlab/Simulink环境下建立LLC谐振变换器控制系统的仿真模型,结果验证了特性分析的正确性,并证明了该变换器具有很好的抗干扰性和动态特性。     

宽输入高增益隔离升压型DC/DC变换器

隔离升压型DC/DC变换器是一类可以将低压直流母线变换成高压直流母线并实现电气隔离的变换器的统称。该技术在新能源发电领域如燃料电池发电系统以及微逆变器系统中应用广泛,其研究热点是宽输入适应性、高增益和高效率功率变换。LLC谐振变换器很好地符合这些要求。为此,研究了基于全桥LLC谐振变换器的高增益隔离升压型DC/DC变换器,提出了单级式和两级式两种方案,单级式方案为输出稳压LLC谐振变换器,而两级式方案为Boost变换器级联输出不稳压LLC谐振变换器。分别提出了LLC谐振变换器在单级式和两级式方案中的基于最佳励磁电感的谐振腔参数设计方法,并且分别通过样机实验验证了所提出的设计方法的有效性。     

基于柔性电感的恒频控制LLC谐振变换器

传统LLC谐振变换器采用变频控制,在输入电压变化范围较宽时开关频率变化范围宽,其磁性元件难以优化设计。将LLC谐振变换器中的谐振电感设计为柔性电感,通过改变柔性电感的电感而改变变换器的谐振频率,改变LLC变换器的输出特性,实现宽输入电压、宽负载范围内的恒频调压,进而可以实现变压器、电感、滤波电容等元件的优化设计。首先介绍了柔性电感的原理,分析了采用柔性电感的全桥LLC谐振变换器的工作特性,并给出了闭环恒频控制的实现方案。最后通过一台输入电压23～35 V、输出电压100 V、功率200 W的原理样机,验证了基于柔性电感的恒频控制LLC谐振变换器的可行性。     

宽工作范围LLC谐振变换器模糊PID控制策略

LLC谐振变换器低频段幅频特性受多种因素影响,在宽电压输入及负载变动较大的工况中低频增益变化剧烈。一方面,低频增益降低可能使动态响应减慢,输出纹波增大;而另一方面低频增益增大,则可能造成相位裕度减小甚至系统不稳定。针对该问题,提出了一种新型模糊PID控制方法。在传统PID控制的基础上,针对LLC谐振变换器控制性能受开关频率及负载变化影响较大的特点,以开关频率及负载电流作为模糊PID控制的输入,设计模糊推理规则,稳定LLC谐振变换器低频增益,从而在工况发生变化时维持系统具有良好的稳态性能,提升动态响应速度,减少了低频纹波尤其是工频纹波,进而拓宽了LLC谐振变换器工作范围。由于运行时只需通过离线查表的方式进行控制,设计简单,运算量小。搭建了全桥LLC谐振变换器样机,实验结果证明了本控制方法的优越性。     

基于时域前馈的LLC变换器全半桥切换控制

由于全桥和半桥LLC谐振变换器之间天然的两倍增益比,全半桥拓扑切换可以极大地拓展LLC变换器的电压增益范围,且不需要额外的元器件。然而,由于全桥和半桥模式的LLC变换器具有不同的电压增益曲线,拓扑切换前后的暂态过程会使得输出电压产生突变,甚至可能会导致系统的不稳定。为抑制拓扑切换的暂态过程,这里提出了一种基于时域分析的前馈控制方法。该策略通过时域分析计算LLC变换器当前工况的理想开关频率,将其前馈加入传统线性控制器中,以实现输出电压的快速调节。最后利用实验样机验证了所提控制策略的有效性。