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。     

基于整流侧辅助调控的交错并联LLC谐振变换器

交错并联技术是提高电源模块输出能力的有效手段,谐振腔参数的微小差异会导致交错并联LLC谐振变换器严重的不均流问题.该文通过在LLC谐振变换器的高频整流电路中引入有源开关、构建混合型整流器,利用整流侧的辅助控制,主动对输出电流较小模块的电压增益进行补偿,从而实现了相同开关频率交错并联运行的LLC谐振变换器的均流调节.文中...     

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.     

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。     

基于可变电感的变频LLC谐振变换器交错并联技术

LLC谐振变换器具有软开关、高效率、高功率密度等优点.LLC交错并联技术被应用于大功率输出,以期降低功率器件的开关损耗和输出电流纹波.然而,多路LLC变换器参数之间存在差异,最终致使变换器各并联模块均流效果不佳.可变电感技术是利用恒流功率源控制磁芯饱和程度,实现等效电感变化.本文提出将可变电感应用于交错并联LLC变换器...     

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。     

基于混合控制式交错并联LLC谐振变换器的充电模块研制

Vienna整流器在运行中存在模型参数变化和外部扰动等不确定性以及过零点电流畸变问题。为此,提出了一种带过零畸变补偿的改进滑模反推直接功率控制方法。首先,基于考虑不确定性的输出电压–有功功率模型和无功功率模型,采用了带指令滤波器的反推设计方法,并在反推的最后一步使用了滑模控制律;然后,从端电压矢量滞后的角度分析了Vienna整流器固有的电流过零畸变现象,并提出了一种过零畸变补偿机制;最后,通过Matlab/Simulink仿真和半实物实验对所提方法的有效性进行了验证。结果表明：所提方法能使控制系统有效跟踪参考值;与传统比例积分控制相比,其具有更好的动态性能和鲁棒性;与没有过零畸变补偿的情况相比,过零畸变补偿机制下电流畸变得到了有效抑制,电流总谐波畸变率降低了约1%。

     

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。     

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。     

基于全耦合电感器的交错并联LLC谐振变换器均流特性研究

在大功率的应用场合中,为了减小LLC谐振变换器的电流应力和损耗,常将多相LLC谐振变换器并联运行,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,各相间由于器件参数不一致引起的均流问题较为突出.针对以上问题,提出一种自动均流方法,通过在多相LLC谐振变换器的各个谐振槽中串联全耦合电感器,实现变换器相与相...     

一种用于LED路灯照明的单级交直流变换器

提出一种单级用于高亮发光二极管路灯照明系统的交直流变换器.通过共用半桥的上下桥臂,形成两路工作于断续模式的boost电路,由于两路boost电路工作在交错并联模式下,其母线电压只略高于输入,所以即使在高输入电压情况下,系统仍然具有较低电压以及电流应力.半桥负载采用LLC谐振负载,其原边开关管工作在零电压开通状态,副边整流二极管工作在零电流关断状态,减小了系统开关损耗,提高了系统效率.经仿真分析,所提交直流变换器能够实现功率因数校正的作用,并且其可工作在软开关状态下.实验中制作了一个100W样机,经测试,在40%～100%负载范围内,其功率因数大于0.96,总谐波含量小于10%,在满载时效率高达91.1%.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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 ...     

变电站直流系统用高可靠性充电电源模块

针对某无人值守智能变电站设计了一种高可靠性和高性能的充电电源模块。采用在中小功率得到广泛应用的LLC谐振变换器作为功率拓扑,具有变换效率高和供电质量高的优点。详细地给出了方案的设计过程,并且从蓄电池充电策略和故障保护等方面提出了提高电源可靠性的若干策略。最后完成了样机制作,实验结果验证了设计的可行性和准确性。     

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.