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。     

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。     

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。     

基于混合控制式交错并联LLC谐振变换器的充电模块研制

为了解决当前电动汽车充电模块效率低、功率小的缺点,提出了一种基于混合控制式交错并联LLC谐振技术的非车载式电动汽车充电模块整体设计方案。所述方案输入侧为VIENNA电路,输出侧为交错并联LLC谐振DC/DC变换器。采用交错并联技术减小输出电流纹波,提高充电模块输出功率的同时,采用移相变频混合控制策略,使得谐振变换器工作在较窄的频率范围之内,因此降低了磁性元器件设计难度,提高了充电模块的转换效率以及功率密度。给出了充电模块整体电路拓扑设计、各模块工作原理以及控制策略,研制了20kW原理样机,与纯变频式交错并联LLC谐振变换器充电模块的对比分析验证了所述方法的可行性。     

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。     

交错并联磁集成双向LLC谐振变换器的高轻载效率控制方法

应用交错并联技术,可以有效扩充LLC谐振变换器的容量,但增多的通道数会造成变换器轻载效率低的问题。针对这一问题,以交错并联磁集成双向LLC谐振变换器为研究对象,在采用谐振电感反向耦合实现两相变换器自动均流的基础上,分析了变换器的工作原理和工作特性,提出了一种移相控制+变频控制+相屏蔽控制的控制策略,并给出了具体的实现方法。最后,制作了输出功率1 000 W、48 V/400 V的实验样机。通过对比实验,验证了所提方案的有效性。     

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。     

一种三相交错并联双向传输CLLLC谐振变换器

针对电动汽车OBC(On Board Charger)在进行充放电时,需要DC/DC变换器同时具备大容量和双向功率传输的性能,提出了一种能够双向功率传输的三相Y-Δ型交错并联结构的CLLLC型DC/DC谐振变换器.它兼顾了多相交错并联结构的大容量特性和CLLLC结构的双向功率传输能力.该结构高压侧为Y型交错并联,低压侧...     

非对称半桥LLC谐振变换器同步整流数字设计

主要针对非对称半桥LLC谐振型变换器同步整流技术的数字化控制进行设计。由于工程应用中要求原边电流进行软件保护,因此在不增加额外电流互感器且满足工程需求的情况下,提出基于原边谐振电流和输出电压控制副边同步整流管导通时间的控制策略,有利于效率的提升,并给出了详细的时域分析。最后搭建了基于FPGA的300 W实验样机,实验结果表明,样机整机效率达到了92.1%。     

使用FAN6208用于LLC谐振变换器的次级同步整流器

FAN6208是一种用于LLC或LC谐振变换器的同步整流控制器,可以驱动两只独立的SRMOSFET模拟整流二极管来提高系统效率。文中分析了FAN6208和LLC谐振电路的工作原理及工作状态,给出了基于FAN6208的典型应用电路及PCB板制作方法,并给出了使用FAN6208用于LLC谐振变换器的次级同步整流器的实验验证。     

Analysis and Experimental Validation of an Interleaved LLC Resonant Converter with Reduced Component Count

This paper presents an interleaved LLC resonant half-bridge DC-DC converter with lesser component count. Unlike most of the conventional interleaved LLC resonant converters, the proposed converter uses only one power transformer having two primary windings and one secondary winding. The primary windings of the transformer are fed in parallel via dual resonant tanks by operating the power switches of half-bridge network with interleaved half-switching cycle. Due to parallel feeding, core magnetization current divides equally between primary windings. Consequently, the effective value of magnetization inductance seen at each primary winding becomes twofold of the measured value. An equivalent circuit of converter is derived to validate this phenomenon. The gain characteristics of the equivalent circuit indicate that the maximum gain of converter occurs at relatively lower switching frequency than the conventional two power transformers-based interleaved LLC converters. Consequently, the proposed converter will have same operational characteristics at half magnetizing inductance. The validity of developed equivalent circuit and operational principle and performance of converter are confirmed by both simulation and experimental results of a 1000-W prototype. The experimental results show that for an input voltage of 400 V, converter has maximum efficiency of 96.24% at output power of 1000 W.     

磁放大后级调整技术在LLC谐振型变换器中的应用

为了使LLC谐振变换器适用于高调整率要求的多路输出场合,利用"分时"的方法,同时采用两个饱和电感将磁放大后级调整技术应用于LLC谐振型变换器.分析了在LLC谐振变换器中磁放大器死区问题对调整率产生的影响,通过理论分析和实验证明了磁放大器死区问题在LLC谐振变换器中的影响要比反激型变换器中小得多,制作了310V输入,24V/3A和12V/2A输出的实验样机,实验结果证明带有磁放大后级调整技术的LLC谐振变换器仍旧具有全范围的零电压开关条件,并且具有极佳的交叉调整率,满载效率达到88.5%.     

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%。     

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。     

基于半桥LLC谐振变换器的多路输出辅助电源设计

根据辅助电源高可靠性、高稳定性、低电磁干扰的要求,详细介绍了基于半桥LLC谐振变换器的多路输出辅助电源关键参数以及驱动和启动电路设计。主电路采用零电压准谐振变换器控制芯片UC3863控制。实验结果验证了设计的正确性。     

LLC变换器中谐振元件的设计

LLC谐振变换器具有开关管零电压开通,整流管零电流关断,适合于宽电压输入等优点,易实现高频化和高功率密度。这些良好性能的实现需要对谐振元件进行合理设计,但其设计过程复杂,是LLC谐振变换器设计的难点和重点。针对这种情况,结合工程软件MathCAD给出了LLC谐振变换器简洁、快速的谐振元件设计流程,并从工业应用角度给出集成了谐振电感的变压器设计等效模型。最后,设计了一台直流输入230～350V,直流输出7 V/30 A的LLC谐振变换器样机,验证了该设计流程的正确性和有效性。     

同步控制双向LLC谐振变换器

本文提出了一种同步控制的双向LLC谐振变换器。为使变换器在正向、反向工作时拓扑结构相同,在电路中增加了一个辅助电感。该辅助电感除了可以使双向LLC谐振变换器的双向工作特性完全对称外,还可以帮助开关管实现软开关。文章提出的双向LLC谐振变换器结构简单、控制方法易于实现。当变换器开关频率小于谐振频率时,所有开关管均可以实现零电压开通(ZVS);当变换器开关频率大于等于谐振频率时,软开关特性与传统LLC谐振变换器相同。因此变换器具有较高的效率,很适合应用于能量双向流动的场合。同步控制的双向LLC谐振变换器与传统二极管整流的单向LLC谐振变换器的工作特性存在差别,为了精确分析,文章提出了新的等效电路模型,并给出了同步控制双向LLC谐振变换器的电压增益公式和软开关条件。最后通过实验验证了理论分析的结果。