2kW混合控制LLC谐振变换器的研究与设计

发布时间：2018-07-14 11:19

【摘要】：本文研究宽范围输出电压下高效率工作的DC/DC变换器。全桥LLC谐振变换器具有电路结构简单,输出宽负载范围内能实现原边侧开关管零电压开通(ZVS)、副边侧整流二极管零电流关断(ZCS)特性。LLC谐振变换器控制策略包含移相控制模式(PS)和变频控制模式(PF),各有优缺点。本文首先讨论变频和移相控制模式下变换器的工作过程,并分别利用基波分析法和时域分析法对其基本特性进行详细分析,推导输入输出电压的增益特性曲线,然后通过matlab搭建仿真模型,进行原理验证。结合项目宽范围输出、高效率的要求提出了混合控制策略,即在宽范围输出电压的条件下,选取合适的模式切换点,在输出电压较低时采用移相模式,输出电压较高时采用变频模式。最后根据项目技术指标,设计主电路参数、进行元器件选型并完成了一台额定功率2kW的实验样机,实验结果表明:1.变换器通过变频和移相模式相结合能够实现输出电压的宽范围调节;2.变换器变频模式下开关管能实现ZVS,具有较高效率;移相模式下重载时可实现ZVS,轻载时其效率随移相角的变化而改变。
[Abstract]:In this paper, a high efficiency DC / DC converter with wide range output voltage is studied. The full-bridge LLC resonant converter has simple circuit structure. ZVS can be realized in a wide range of output loads. ZCS characteristics of secondary side rectifier diode (ZCS). LLC resonant converter control strategy includes phase shift control mode (PS) and frequency conversion control mode (PF), each with advantages and disadvantages. In this paper, the working process of converter in frequency conversion and phase shift control mode is discussed, and the basic characteristics of converter are analyzed in detail by using fundamental wave analysis method and time domain analysis method, and the gain characteristic curve of input and output voltage is deduced. Then the simulation model is built by matlab, and the principle is verified. Combined with the requirement of wide range output and high efficiency of the project, a hybrid control strategy is proposed, that is, under the condition of wide range output voltage, the suitable mode switching point is selected, and the phase shift mode is adopted when the output voltage is low. When the output voltage is high, the frequency conversion mode is adopted. Finally, according to the technical specifications of the project, the main circuit parameters are designed, the components are selected and an experimental prototype with rated power of 2kW is completed. The experimental results show that: 1. The converter can adjust the output voltage in a wide range by the combination of frequency conversion and phase shift mode. The converter can realize ZVSs in frequency conversion mode, and ZVSs can be realized under heavy load in phase-shifting mode, and its efficiency changes with the change of phase shift angle in light load.
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM46

【参考文献】

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本文编号：2121480