交错并联LLC谐振变换器的磁集成均流特性

为了扩充容量,LLC谐振变换器多采用两相或多相交错并联结构,然而,由于交错并联LLC谐振变换器中各并联相的谐振元件参数(主要包括谐振电感和谐振电容)不可避免地存在偏差,使得各相LLC谐振变换器之间的电压增益不相等,导致各相电流不均衡。针对这一问题,该文提出一种180°交错并联LLC谐振变换器的磁集成均流方案,通过对各个并联相谐振电感进行磁集成,在不增加额外电路和不改变控制策略的情况下,实现各相LLC电路一次电流和负载电流的自动均衡,不但保持了LLC谐振变换器所固有的软开关特性,而且还提高了效率,并将谐振电感的数量由两个减少为一个。搭建了输出功率为1kW的两相交错并联磁集成LLC谐振变换器实验样机,验证了磁集成均流方案的有效性。     

LLC谐振变换器交错并联技术研究

LLC串联谐振变换器(LLC-Series Resonant Converter)因具有高效率、低EMI、便于磁集成等特有的优点而被广泛应用在现代电力电子设备中,但其本身固有的副边电流纹波系数大的缺点使得LLC-SRC难以被应用于低压大功率的场合。然而,两相或多相LLC-SRC交错并联技术能有效减小输出电流的纹波,提高电源的功率等级,但是并联又带来了负载不均流的问题。采用一种简单的并联结构,解决了两相LLC交错并联中负载不均流问题,300 W实验样机验证了理论分析的正确性和方案的可行性。     

一种具有自动均流特性的并联LLC谐振变换器

在大功率低压大电流应用中,常将多路变换器并联运行以提高效率和可靠性。由于LLC谐振变换器的增益对元器件参数非常敏感,因此并联运行时,各路之间由于器件参数不一致引起的均流问题较突出。通过减少均流误差源的办法,该文提出一种具有自动均流特性的并联LLC谐振变换器。利用共用谐振电容、耦合谐振电感,该谐振变换器无需增加额外的元器件和控制策略,便可自动实现较好的均流特性。建立该变换器的均流误差时域模型,分析在谐振电感、谐振电容和励磁电感出现不对称情况下的均流误差分布特性。与传统的并联LLC谐振变换器比较,仿真和实验研究结果均表明所提出的并联LLC谐振变换器能产生较好的均流特性,与理论研究的结果一致。     

基于串联自动均流技术的LLC谐振变换器的研究

为满足高功率密度、高效率电源的要求,采用了LLC谐振变换器拓扑。针对单路LLC变换器输出功率较小的问题,分析了串联电容自动均流技术,提出了基于串联自动均流技术的LLC谐振变换器,提高了功率等级且实现了自动均流。最后设计了一台6 kW样机,实验结果验证了该设计的可行性与有效性。     

基于虚拟阻抗的LLC谐振变换器并联均流控制

近年来,LLC谐振变换器因其优越的性能得到了广泛的应用。LLC谐振变换器并联结构对于低压大电流的场合十分适用。但是难点在于模块间的均流,谐振网络参数的微小差异就可能引起较大的模块电流不平衡。从阻抗的角度出发,利用虚拟阻抗来模拟谐振网络串联阻抗,通过该串联阻抗来调整等效输出阻抗,从而获得均流特性的改善。以两路并联LLC模块为例,给出基于虚拟阻抗的控制框图和实现方法。最后,利用DSP数字控制,搭建一台400V输入、12V/80A输出的两路并联LLC谐振变换器原理样机,实验结果表明,所提控制方法可在全负载范围内将输出电流不平衡度减小在5%之内,验证了该方法的有效性。     

交错并联LLC谐振变换器的研究

LLC谐振变换器可实现软开关,近年来被广泛应用。但单路LLC变换器输出电流纹波大,输出滤波电容往往需要多只电容并联,对系统的体积、重量和寿命带来了很大的挑战。为解决输出电流纹波较大的问题,可采用交错并联技术,但谐振元件参数的误差使得LLC谐振变换器并联时难以均流。研究了加入输出均流电感实现两路均流的方案,通过计算验证了均流电感的均流原理,仿真分析和实验结果证明了理论分析的正确性。     

一种具有自动均压均流特性的组合式LLC谐振变换器

提出一种具有自动均压和均流特性的组合式LLC谐振变换器。该变换器拓扑基于多个LLC模块的ISOP结构,通过在变换器前级开关电容网络中加入飞跨电容实现各串联模块输入端电压的均衡,在不同模块的谐振槽中串联耦合电感实现各模块电流的均衡。该拓扑保持了传统LLC谐振变换器的高效率、软开关和低电磁干扰(EMI)等优良特性,且具有控制简单、系统可靠性高等优点,非常适用于高降压比、大功率输出场合。以两个LLC模块的组合式变换器为例,对该拓扑的均压和均流原理进行详细分析。最后,通过一台输入400~550V、输出48V/24A的实验室样机,对该拓扑的均压和均流效果进行实验验证。     

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。     

原边绕组分组连接的IPOP型LLC谐振变换器均流方式

输入并联输出并联IPOP(input parallel output parallel)型LLC谐振变换器由于谐振元件的参数偏差,导致各相所分配到的等效负载不均匀,进而造成不均流现象.对此提出一种将变压器的原边绕组分组连接的方式,实现了各相负载电流的平均分配.采用基波近似法对该方式的均流原理进行分析,给出谐振参数的偏差...     

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.     

自激式LLC谐振变换器

LLC谐振变换器可以在全负载范围内实现开关管的零电压开关和二次侧整流二极管的零电流开关,变换效率高。当它工作在谐振频率时,输出电压与负载无关。根据此特点,提出一种LLC谐振变换器的自激驱动方法,采用电流互感器并联电感的方式检测谐振电感电流,从而获得开关管的驱动信号,为了提高开关速度,对驱动电路进行了进一步的改进。针对启动电流过冲的问题,采用一种改进的LLC谐振变换器拓扑。该变换器适用于对输出电压精度要求不高的应用场合,相对于采用专用控制芯片的控制方式,自激驱动方法还具有成本低和体积小的优点。     

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。     

基于移相补偿的全桥LLC谐振变换器交错并联技术

LLC谐振变换器具有高频化、高效率和高功率密度的优点,近年来已被广泛应用。但由于电路本身的特点,输出电流纹波较大,需要多个输出滤波电容并联,这给系统的体积和应用场所带来了一定的限制。为解决这个问题,可采用交错并联技术,但是谐振元件参数存在的偏差,使得LLC谐振变换器并联时输出电流无法均分。为此提出一种适用于全桥LLC谐振变换器交错并联的均流控制方案,输出电压由脉冲频率调制(PFM)控制,因谐振元件参数偏差引起的负载不均流,由移相调制(PSM)补偿,并根据移相角的大小,动态调节两路LLC谐振变换器之间的交错角,进一步减小输出电流的纹波。在理论分析的基础上,设计并制作一台实验样机,实验结果验证了提出方法的可行性和有效性。     

LLC谐振变换器数字控制技术研究

LLC谐振变换器能够实现全负载范围的初级零电压开关(ZVS)和次级零电流开关(ZCS),因此得到关注。全桥LLC谐振电路可以通过改变初级开关管驱动脉冲频率调制(PFM)方法,调节LLC谐振腔的增益进行闭环控制,保证输出电压在输入电压变化大、不同负载条件下的输出稳定。LLC谐振增益曲线会随负载减轻而调节特性变差,单一PFM调节无法应对。研究集PFM、脉宽调制(PWM)和间歇工作模式(Burst模式)的混合控制方案,解决变换器从空载到满载不同工作条件下的控制方式,并在发生短路故障时变换器迅速保护。此处采用HPM6300系列芯片完成LLC数字控制和保护功能,设计系统的实验装置并编写应用软件。经过整机测试,实验结果表明所采用方案的有效性,并达到设计目标。     

一种三相交错并联LLC谐振变换器轻载控制策略

针对LLC谐振变换器轻载及空载时,开关频率在高频段变化范围大,造成变换器中部分元件的磁集成设计困难、易引起电压失控等问题,此处基于三相交错并联LLC谐振变换器设计对称脉宽调制(PWM)控制方法。通过设计软开关的实现条件,将变换器的运行模式分为软开关和硬开关两种状态,并分别对其工作原理与运行模态进行深入分析,得到具有单调性和非单调性的增益曲线,从而找到变换器最佳运行区间,实现变换器在轻载时既能工作在软开关状态,又能有效控制输出电压。基于SiC器件研制LLC谐振变换器实验样机,验证理论分析的正确性及方案的可行性。     

LLC谐振变换器参数设计

介绍了一种LLC谐振变换器参数的设计方法。基于高效率、高功率密度的要求,通过研究各参数对电路运行和性能所造成的影响,设计最优化的参数以满足变换器的设计要求,并给出实验结果。     

并联全桥LLC谐振变换器直流母线电压控制方法

为了解决并联全桥LLC谐振型DC-DC变换器直流母线电压控制问题,提出了一种基于半桥/全桥结构切换的控制策略。在轻载的工况下通过改变开关管驱动信号,将全桥LLC转化为半桥LLC,解决了在光伏储能微电网中直流母线电压无法精确控制的问题。同时利用电压死区控制器和电流死区控制器,达到直流母线电压控制和两路并联均流的效果。为了验证方法的正确性和有效性,利用7 k W样机进行了实验验证。结果显示,该方法有效降低了电压纹波,缩短了负荷投切时的电压调节时间,并实现了两路并联均流。     

LLC串联谐振DC-DC变换器

本文介绍了一种LLC串联谐振直流－直流变换器。该变换器的主开关工作在零电压开通下，整流器工作在零电流关断，在宽输入电压范围的情况下，其转换效率能够优化设计在输入电压的高端。一个200V到400V输入， 54V/20A输出的直流－直流变换器验证了其宽输入电压范围的特征，在400V输入电压的条件下，变换器的效率达到了95.2%。     

高频高效的LLC谐振变换器研究

随着开关频率的提高,LLC谐振变换器中开关损耗会随之增加。将具有高频特性的氮化镓（GaN）器件结合平面变压器和同步整流技术应用于LLC谐振变换器中,实现开关频率和效率的双重提高。首先分析了LLC谐振变换器的工作原理,之后以减小损耗为目标,对谐振元件参数进行设计。在此基础上建立了两套对照实验,计算了两个实验中功率管、变压器和整流管中的损耗,最后搭建两个实验样机平台。相关实验表明：效率提高11.25%,验证了所设计方案的合理性。     

基于数字控制技术的LLC电源并联均流的研究

LLC谐振变换技术以其能够在全负载范围内实现软开关而受到广泛关注。采用LLC谐振变换拓扑,通过微控制器TMS32F10x实现对电源系统的数字控制,基于CAN总线通讯实现电源模块间的实时通信,从而实现并联电源系统的无主从并联均流。通过对试验样机的测试,电源模块实现了零电压开关(ZVS),并采用同步整流技术减小了电源的损耗;基于CAN总线实现了电源模块间的实时通信,通过数字控制实现了并联系统的无主从均流,且试验结果表明,两电源模块的均流误差小于2%,取得了良好的均流效果。