对称半桥三电平LLC谐振变换器及其控制方法研究

发布时间：2020-02-19 05:56

【摘要】：基于LLC谐振电路的双向DC-DC变换器相比于传统的PWM变换器具有开关损耗低、工作频率高、电磁干扰小以及体积小等优点。所以本文提出了一种可应用于电力电子变压器隔离DC-DC模块的对称半桥三电平LLC谐振变换器结构,它可实现变压、隔离和能量双向传输等功能,同时集合了三电平结构和LLC谐振变换器的诸多优势,将成为未来的研究趋势。本文研究了对称半桥三电平LLC谐振变换器的工作原理,基于基波近似法得到了它的等效模型,并分析了其增益特性、阻抗特性和实现软开关的多个条件。然后详细分析了三电平LLC在三个不同状态下的工作过程。为提高系统效率,系统可工作在谐振点区域,此时可实现原边开关管的零电压导通(Zero Voltage Switching,ZVS)和副边二极管的零电流关断(Zero Current Switching,ZCS)。另外,本文也根据增益特性详细分析了谐振网络参数的选型过程。本文详细分析了 PFM和Burst PFM这两种控制方式的工作原理,在重载时采用变频(Pluse Frequency Modulation,PFM)控制方式实现输出电压的稳压控制,在轻载或空载时采用跳跃的(Burst Mode)变频模式进行控制,有利于实现全负载范围的软开关,提高系统效率。基于Matlab/Simulink搭建了变频控制的对称半桥三电平LLC谐振变换器的仿真模型,分别仿真了实验系统模型和工程样机模型在下谐振、谐振点和上谐振三个工作状态下的工作波形,验证了理论分析的正确性。论文给出了开关器件、驱动电路和谐振网络的选型、设计过程,搭建了一套基于SiC MOSFET功率为450W的三电平LLC谐振变换器实验样机,选用FPGA作为主控制器完成了控制系统的软件设计,实验结果验证了系统的正确性和可行性。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM46

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本文编号：2580932