具有宽范围输出电压的三电平半桥LLC谐振变换器控制策略

由于三电平变换器的开关管电压应力仅为输入电压的一半,在大功率DC-DC电源、电动汽车充电等应用领域得到广泛的关注和研究。为了实现宽范围输出电压调节控制,克服三电平半桥LLC谐振变换器采用变频调制时电压调节范围小的缺点,将移相调制策略引入三电平半桥LLC谐振变换器控制,分析了其工作过程、电压调节范围及软开关条件,导出了实现软开关的工作状态分界点,由此提出一种三电平半桥LLC谐振变换器移相和变频相结合的混合式调制策略。该策略根据软开关工作状态,切换移相调制和变频调制,以实现全程软开关和宽范围输出电压控制。实验验证了理论分析结果的正确性以及所提调制策略的可行性和有效性。     

应用于电动汽车充电的变频-移相控制方法LLC谐振变换器

LLC谐振变换器有着宽输入范围,良好的软开关特性以及在谐振点降压和谐振点两侧升降压的特性,广泛应用于电动汽车,新能源以及航天系统中。本文研究了LLC 谐振变换器在电动汽车充电领域内的应用,根据电动汽车充电时的输入电压不同及充电所需电压不同,LLC谐振变换器可以在谐振点两侧及谐振点分别使用变频-移相的方式进行调节使其满足充电条件,通过对LLC谐振变换器的拓扑分析,采用了合适的调制策略和控制策略,最终使用变频+移相的控制方式让LLC变换器始终运行在电动汽车充电需求范围内,并实现了升降压以及软开关功能。最后通过Matlab/Simulink进行仿真以及实验,验证了本文研究内容的可行性。     

高反向增益的双向LLC变换器变模式控制策略

针对传统双向半桥LLC谐振变换器反向工作增益范围较窄的问题,提出了通过移相控制和变频控制相结合的变模式控制策略.反向输入电压较低时,采用移相控制提升电压增益;反向输入电压较高时,采用变频控制实现一次侧开关管零电压开通和二次侧整流二极管零电流关断,降低开关损耗.首先对升压模式进行了数学建模,推导了其增益公式,并通过MAT...     

基于变频与副边移相控制的双向LLC谐振变换器

研究了一种在谐振腔并联电感的双向LLC谐振变换器,采用变频与副边移相的混合控制策略,在降压模式时采用变频控制,在升压模式时采用副边移相控制,实现变换器的宽电压增益范围与全负载范围内ZVS,提高变换器的效率.分析了变换器在混合控制策略下的工作原理与软开关特性,最后通过实验验证了变频与副边移相控制的有效性.     

半桥三电平LLC变换器宽范围输出电压控制策略

半桥三电平LLC(HBTL-LLC)谐振变换器电压应力小、功率密度高、软开关范围大,因此受到广泛关注和应用,但存在输出电压可调范围小、软开关难以实现等问题。这里在分析HBTL-LLC谐振变换器工作原理的基础上,提出一种3段式混合控制策略:增益较大时采用调频控制,而在增益较低时采用移相控制,若移相角达到实现软开关的临界值且增益仍然偏高,则采用变频burst控制,从而扩大输出电压的调节范围,提高低压输出时的电源效率。最后,设计了一台500 V/15 A样机并进行了相关分析和实验,结果验证了所提3段式混合控制策略的可行性和有效性。     

宽电压范围LLC变换器混合控制的研究

针对电动汽车充电机宽输出电压范围和转换效率之间的矛盾,探讨了一种LLC变换器的混合控制方案。在高输出电压段采用调频控制,在中输出电压段LLC工作于谐振模式,采用调节母线电压实现充电电压的控制,在低输出电压段采用同时调节频率和移相角的混合控制策略,以达到在宽电压输出范围内均获得较高转换效率的目的。分析了在低输出电压段变频移相混合控制下的连续和断续工作模式,通过时域分析法推导了电压和电流的表达式,求出了保证开关管ZVS 开通的条件。同时控制频率和移相角变量,可显著减小超谐振频率段的开关频率和关断损耗,在保证调压能力的基础上,提高变换器的效率。在7.5 kW LLC变换器试验样机上,验证了该混合控制策略的有效性。     

高效率LLC谐振变换器的定频混合控制策略

LLC谐振变换器为实现输出电压在宽范围内变化,普遍采用变频控制策略。然而变频控制策略存在谐振参数设计困难、变压器体积较大和电磁兼容等问题。为克服变频控制策略中存在的问题,提出定频变母线电压和移相混合控制策略。通过增大副边开关管零电流关断范围,提高变换器的工作效率和功率密度。分析所提控制策略的工作过程和软开关实现条件,并提出谐振网络参数设计方法。     

LLC谐振变换器的滑模混合控制方法

为了解决LLC变换器在变频控制下电压增益范围较窄的问题,提出了一种基于滑模控制的混合控制策略.该控制策略结合了脉冲频率调制和移相控制的优点,在混合控制策略下,LLC谐振变换器能够根据增益大小切换模式.详细分析了LLC谐振变换器的工作原理以及工作特性,并给出滑模混合控制策略的具体实现方案.仿真结果证明了所提控制方法的可行...     

基于模糊PI的LLC谐振变换器混合控制研究

针对传统LLC谐振变换器用于车载充电等需宽输出电压范围的问题,研究了一种基于模糊PI的变频 移相混合控制策略。该控制策略将模糊PI和变频 移相混合控制相结合,以达到较宽输出电压范围和提高动态响应性能的目的。首先分析了LLC谐振变换器在变频模式和移相模式下的工作原理,然后分析了变换器在这两种工作模式下的增益特性,最后给出了基于模糊PI的混合控制实现方法。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

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。     

双向全桥LLC谐振变换器的宽增益混合控制研究

随着储能技术的不断发展,实现储能系统与直流电网能量交互的宽电压增益双向DC/DC变换器得到广泛研究。针对带辅助电感的双向全桥LLC变换器,文章提出一种新的混合控制策略,该策略以谐振频率为切换点,在电压增益大于1时采用变频控制,在电压增益小于1时采用变频+移相控制。混合控制下的变换器电压增益宽,频率变化范围小,在工作过程均实现零电压开通,具有较高的工作效率。最后文章通过设计一台输入75V～130V,输出400V的1kW实验样机验证理论的正确性。     

基于变频与中心对称PWM控制的双向DC/DC变换器

以在谐振腔并联电感的双向LLC谐振变流器为研究对象,采用变频与中心对称脉宽调制(PWM)混合控制策略,实现变换器正反向工作时的升降压.通过对采用中心对称PWM控制的变换器特性的时域分析,得到变换器的电压增益仅与占空比有关,与变换器的功率大小和传输方向无关,变换器可以自动实现正反向运行的平滑切换.此外,变换器在正向工作时,变压器初级开关管在全负载范围内均可实现零电压开关(ZVS)开通,变换器在反向工作时,变压器次级开关管在全负载范围内均可实现ZVS开通.通过加入变频控制可以减小开关管的关断电流.最后搭建了一台输入75～130 V,输出400 V的1.6 kW实验平台,验证了理论分析的正确性.     

超宽输入范围的三电平LLC变换器及控制策略

为解决传统LLC谐振变换器输入电压范围较窄的问题,在此提出了一种具有超宽输入电压范围的T型三电平LLC谐振变换器,详细分析了其工作原理及增益特性,并给出了一种融合调频控制、移相控制以及变模态控制等多种控制模式的混合控制策略.与传统的LLC谐振变换器相比,在此提出混合控制策略使LLC谐振变换器的增益比达到8倍以上.最后通过原理样机实验验证了所提电路拓扑及混合控制策略的正确性.     

移相控制对称半桥变换器软开关条件

对称半桥变换器移相控制软开关技术利用电路寄生参数产生谐振,实现开关器件的零电压开关状态,主要包括开关器件的寄生电容和变压器漏感。在实际应用中,因寄生参数不够,可通过外加谐振器件的方式帮助软开关。本文简要分析了移相控制对称半桥变换器的工作原理和换流过程。通过对软开关过程中的等效电路分析,获得了谐振器件参数与变换器稳态工作条件之间的条件关系,可作为软开关条件下选择开关器件寄生电容以及外加谐振器件参数的依据。样机实验验证了使用该条件能够作为移相控制对称半桥变换器软开关设计的有效依据。     

基于复合控制的LLC谐振变换器轻载纹波优化

为提高LLC谐振变换器输出电压稳定性,改善轻载工况下输出电压纹波,提出了一种复合控制策略以实现全桥LLC变换器全负载范围的稳定电压输出.此种控制策略混合了有限双极性PWM控制与PFM控制,轻载时采用有限双极性PWM控制模式,重载时采用PFM控制模式,以此实现零电压开关,有效提高了LLC谐振变换器的效率,使得输出纹波大大...     

CLLLC谐振变换器变频移相混合控制方法

针对CLLLC谐振变换器存在脉冲频率调制的电压增益范围不足、相移调制的效率较低的问题,提出了一种可同时调节开关管占空比与开关频率的变频移相混合控制方法.该方法可以根据输入电压范围与负载功率变化范围自由切换混合控制模态以实现宽范围软开关与高运行效率,具有极高的调节自由度,且通过移相控制降低了启动时的冲击电流从而实现了软启...     

采用定频移相控制的宽输出范围多电平LLC谐振变换器

针对电动汽车车载充电器的后级DC-DC环节,提出一种具备宽输出范围的多电平LLC谐振变换器。该变换器通过增加一组半桥和辅助变压器,构造出高于输入电压的多电平结构,结合定频移相脉宽调制控制,实现两倍电压增益拓展。该方案避免了变频控制下增益范围对谐振参数的制约,简化了参数设计过程。工作于串联谐振点使变换器在整个充电工作过程中均可实现功率管的零电压开关和整流管的零电流开关,有利于系统效率的提升。搭建一台输入380V、功率3.3kW的实验样机,验证所提拓扑与控制方案的可行性。经测试,变换器能为动力电池提供250～420V的充电电压,其峰值效率达到了97.1%。     

基于移相控制的三电平LLC谐振变换器宽电压范围输出的分析与设计

LLC谐振变换器拓扑具有高效率和高功率密度的优势,广泛应用于DC-DC变换器场合。因为传统LLC谐振变换器难以适应宽电压范围输出,采用移相控制拓宽三电平LLC谐振变换器的系统增益范围,减小工作频率范围,提升轻载下的系统效率。移相模式下采用传统基波近似法分析时,系统增益曲线会与实际值偏差较大,分析其原因后,采用时域分析法建立了精确度更高的系统增益曲线,依据时域分析模型,提出了一种三电平LLC谐振变换器电感比(励磁电感与谐振电感的比值)的设计方法。实验结果表明:移相控制将增益范围从0.8~1.0提高到了0.5~1.0,并且采用所提电感比设计方法 ,软开关实现良好。     

高效的LLC谐振变换器变模式控制策略

提出了LLC谐振变换器采用频率调制(FM)和脉冲宽度调制(PWM)的变模式控制策略。输入额定电压时变换器采用FM控制以获得最大性能效率;输入电压降低时,采用非对称占空比PWM控制使变换器处于反激变换模式,获得最大电压增益;在输入电压较高或负载较轻时,采用对称占空比PWM控制,实现全负载范围内开关管零电压开关(ZVS)和整流二极管零电流开关(ZCS),降低开关损耗。对变模式控制策略工作模式以及特性进行了分析,给出了控制方案电路框图。实验结果验证了变模式控制策略的可行性,变换器获得了更高性能效率和更高功率密度。     

限制调频范围的不对称多模式宽输出LLC变换器

频率控制的传统LLC谐振变换器往往受限于开关频率的有效调节范围,难以实现宽输出电压范围,为此,研究了一种限制调频范围的不对称多模式宽输出LLC谐振变换器。采用双谐振腔且对应两变压器变比不同的不对称结构,能够根据原边开关组合的不同,使得双谐振腔分别工作在单半桥、双半桥和半桥+全桥3种不同的模式,从而获得3种不同的电压增益,并且保证每种模式之间归一化增益调节范围不超过1.5,可以在窄开关频率范围内实现宽输出电压范围。建立300 W的实验样机,验证了所提变换器可实现1～3倍的宽输出电压范围,并且实现了原边开关管的零电压开通和副边二极管的零电流关断,具有良好的软开关性能,验证了变换器的可行性。