高效宽电压增益CLLC谐振变换器分段控制研究

提出了一种新的CLLC变换器的分段控制,解决了传统脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)和脉冲频率调制(pulse frequency modulation,PFM)存在的软开关范围窄和开关频率变化范围宽等问题.该控制策略基于LLC变换器上的分段控制,在实现软开关前提下,将其三段控制优化为两段,在高、低电压增益时分别采用PFM、对称PWM控制,可实现较大开关增益范围的窄开关频率变化范围,以及全工作区间内的原边开关器件零电压开关(ZVS);分析了针对该控制策略的参数设计、以及基于相关参数的分段区间确定方法;最后,利用MATLAB仿真验证了该方法的可行性与优越性.     

基于CLLC谐振变换器的三级电源变换器单元设计

三级电源变换器因其具备丰富特性而备受青睐.介绍了一种单相三级电源变换器单元的主要设计过程,包括独立控制的输入整流器、中间隔离CLLC谐振变换器以及输出逆变器三个模块.整流及逆变模块均引入比例谐振控制,采用单极性倍频调制.CLLC谐振变换器高频工作实现了开关管的软开关.在Matlab/Simulink中搭建各个模块并集成...     

串联谐振变换器的最优轨迹控制

介绍了串联谐振变换器的最优轨迹控制法。首先分析了串联谐振变换器的4种工作模式,然后以谐振电感电流和谐振电容电压为状态变量,基于状态平面分析法推导了系统的最优轨迹控制法则。控制目的是使这两个状态变量跟踪他们期望的稳态轨迹,从而减少暂态振荡并在极短时间内达到稳态。实验结果表明,最优轨迹控制系统的暂态性能非常好。     

低电流纹波双向CLLC变换器的研究

为解决LLC电路通常需要大电容滤波的问题,提出了一种基于星型连接的三相型双向CLLC谐振变换器.一方面该变换器在正反两种运行状态时都能实现软开关;另一方面,由于该变换器的输出电流纹波更小,可以减少电路的输出电容.同时也对变换器的模型进行了分析,给出了系统的增益曲线.最后搭建仿真模型和制作一台2 kW实验样机,仿真和实验...     

基于简化时域模型的CLLC直流变换器参数设计

CLLC直流变换器的谐振腔参数设计是其稳定运行的保障,但现有的基于基波分析的设计方法并不能实现参数设计的准确与高效.该文从设计的角度出发,首先分析了基波分析在设计上的局限性,接着在CLLC直流变换器时域分析结果的基础上,选取设计中需要考虑的运行模式进行分析,并通过简化处理,建立CLLC直流变换器的简化时域模型,导出了可...     

基于时域分析的CLLC谐振变换器参数优化设计

基波分析法在偏离谐振频率点时难以给出准确的增益结果,不适用于宽增益范围的应用场合。基于此问题,提出一种新的时域分析法来推导更加精确的CLLC谐振变换器增益表达式,从而指导参数优化设计。首先,分析了基波分析法存在的不足。然后,通过时域分析对不同运行模态下的CLLC变换器进行建模,推导得出更加精确的增益表达式。在满足软开关的前提下,利用推导得出的精确增益公式对电感比k及品质因数Q的取值进行了优化。该方法得到的增益公式精度高且参数设计流程简洁。最后,基于优化设计的参数,搭建了一台1 kW且满足宽增益范围输出的实验样机。仿真与实验结果均验证了时域分析的准确性与参数设计方法的可行性。     

基于多谐波阻抗模型的CLLC谐振变换器轻载多移相控制分析与设计

CLLC谐振变换器具有双向功率传输、自然软开关、宽范围电压输出等优势,但轻载运行时,存在输出电压失调和传输效率降低等问题。文章基于多谐波阻抗模型,对CLLC谐振变换器的多移相控制进行分析,设计适用于轻载运行的双移相控制,有效解决轻载输出电压失调问题,提升轻载功率传输效率。首先,建立CLLC变换器的多谐波阻抗模型,求解多移相控制下的轻载输出电压增益与谐振电流有效值;然后,分析不同移相角对输出电压值和谐振电流值的影响,并据此设计双移相控制,实现可靠的轻载电压增益调节,同时降低轻载运行的损耗;最后,搭建一台21.5V/400V,200W的全桥CLLC谐振变换器实验样机,实验结果证明所提多谐波阻抗模型的正确性和轻载运行下双移相控制的有效性。     

一种APWM结合PFM降频的CLLC谐振变换器软启动策略

为减小CLLC谐振变换器在启动阶段的谐振冲击电流,提出一种不对称脉冲宽度调制(APWM)和脉冲频率调制(PFM)降频相结合的CLLC谐振变换器软启动策略。该策略由半桥APWM、全桥APWM和PFM降频等三个阶段组成。在半桥APWM阶段,开关管S1逐步增大占空比但保持最大开关频率;在全桥APWM阶段,开关管S4逐步减小占空比但保持最大开关频率;在PFM降频阶段,各个开关管固定占空比但逐步降低开关频率至谐振频率。在CLLC谐振变换器原理样机上验证了所提方案的可行性,同时与现有的软启动方案进行对比分析,仿真和实验结果表明,所提出的软启动策略能进一步减小启动阶段谐振电流。     

CLLC双向谐振变换器电感–变压器矩阵式一体化集成与优化设计

文中提出CLLC双向谐振变换器高频谐振电感–变压器一体化磁集成结构。采用矩阵式磁芯结构和非对称绕组结构设计,仅通过一个磁件即实现了双向CLLC谐振变换器中原边高频谐振电感、副边谐振电感和高频隔离变压器的集成,且利用矩阵式磁芯结构布局,实现了磁板中高频磁通抵消和磁通均匀分布,有效降低了磁件体积和损耗。文中详细分析所提出的矩阵式集成功率磁件的磁路模型,并给出集成功率磁件的优化设计方法,最后通过有限元仿真和样机实验证明所提出的电感–变压器一体化集成方案的可行性和有效性。     

基于V2G的CLLC无无功环流双向隔离型DC/DC变换器

传统的DC/DC变换器均为非隔离型能量单向流动,通过对无无功环流双向隔离型DC/DC变换器的研究发现电路中含有谐振电流且电压波形不稳定,针对这一问题,在无无功环流的双向隔离型DC/DC变换器的电路拓扑中增加了 CLLC来进行改进,提出了一种CLLC无无功环流的双向隔离型DC/DC变换器,通过MATLAB/Simulin...     

COT控制Buck变换器负载阶跃响应特性研究

对基于纹波的恒定导通时间(COT)控制方式的Buck变换器及其导通定时器工作原理进行分析,通过引入输入电压前馈调整COT,可以保证变换器在输入电压范围内实现稳定开关频率,改善电磁干扰(EMI)性能.输出阻抗传递函数及波特图表明该控制系统具有良好的负载阶跃响应特性.仿真及实验结果验证了理论分析的正确性.     

CLLLC谐振变换器最优三脉冲间歇控制

CLLLC谐振变换器通常采用传统变频调制(FM)方式,然而在变换器处于轻载状态时,会产生输出电压漂高、增益不单调、运行效率降低的问题.为解决这些问题,在详细分析MOSFET寄生电容对CLLLC谐振变换器工作模态和电压增益特性影响的基础上,提出了一种最优三脉冲间歇控制方法.通过时域分析计算结果能够准确给出首脉冲宽度,解决了变换器轻载下的问题,显著提升了变换器的运行效率.最后搭建了一台最大输出功率150 W、输入电压80 V、输出电压20～75 V的实验平台,通过实验分析了轻载时的增益曲线,通过PSIM9.0仿真模型对所提控制方法的高效性和稳定性进行了验证.     

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.     

基于GaN FET的1MHz多路CLLC双向直流变换器

基于双向CLLC拓扑提出了一种采用氮化镓场效应晶体管(GaN FET)和平面磁集成技术的1 MHz半桥型高增益Multi-CLLC谐振变换器.该拓扑具有双向高增益特性和较高的功率密度,适用于分布式储能系统.分析了该变换器的工作原理、拓扑特点和参数设计方法.采用了平面磁集成技术,并提出了绕线及漏感分布改进方法.实验室研制...     

基于简化状态轨迹的半桥LCC谐振变换器无噪声Burst模式控制策略

半桥LCC谐振变换器在轻载工作模式下,其高开关频率和谐振腔中较大的无功电流会显著降低变换器的工作效率.Burst模式是一种可有效提高变换器轻载效率的方法.但传统Burst模式会造成谐振腔电压电流剧烈振荡进而增加损耗,甚至引发变压器饱和.该文推导半桥LCC变换器不同模态的简化状态子轨迹.在此基础上,提出半桥LCC变换器的Burst模式简化状态轨迹控制策略.该策略通过控制半桥开关管的开关时间,保证半桥LCC变换器谐振腔无振荡,使变换器稳定可靠地工作在高效率状态.此外,针对极轻载条件下Burst模式的噪声污染问题,该文基于半桥LCC变换器Burst模式的简化状态轨迹,进行能量求解和改进控制,保证半桥LCC变换器Burst模式工作频率在人耳敏感的频带以外,抑制噪声的产生.最后,搭建实验装置对所提出的半桥LCC变换器Burst模式进行实验验证.实验结果证明,上述方法显著提高了半桥LCC变换器的轻载工作效率,消除了谐振腔的剧烈振荡和噪声污染.     

基于双移相控制的CLLC变换器软启动策略研究

提出了一种基于双移相控制的CLLC直流变换器的软启动方法,通过对启动策略的优化,使启动时的输出电压在任何负载条件下均可以保持近似线性上升,缓解了启动时的过压和过流问题.此处首先分析了CLLC电路在双移相控制下的电压增益特性,并根据分析结果提出了线性占空比与非线性占空比的软启动方案,以此优化启动时输出电压的变化趋势;之后...     

交错并联双向CLLC型谐振变换器中U+U型磁集成变压器的设计

交错并联技术提高了变换器的传输容量,但增加了系统的元器件数量,特别是变压器、电感等磁性元件,通过磁集成技术可减少磁件的数量和损耗.传统的磁集成变压器结构多采用EE型结构,绕组和气隙分布在边柱上,因而造成磁压、磁通分布不均等问题,且绕组完全包围气隙,使得扩散磁通和绕组交链产生涡流损耗.因此该文提出一种U+U型磁集成变压器...