大功率LLC数字电源设计及控制技术研究

发布时间：2020-12-21 06:46

　　电动汽车代替传统燃油汽车成为必然趋势,大功率DC/DC是电动汽车的关键技术之一,广泛应用于车载充电器、车载DC/DC变换器、电动汽车驱动电机测试平台等。全桥数字LLC谐振电路是大功率DC/DC电源最主要的拓扑结构。本文设计了一台额定功率3kW、输出电压100V的全数字LLC谐振电源,采用半无桥功率因数校正电路与全桥LLC谐振电路的拓扑结构,STM32全数字控制方法。详细研究了半无桥功率因数校正电路与全桥LLC谐振电路的工作原理及设计方法,采用一次谐波分析法建立了LLC谐振电路的电路模型,分析了LLC谐振电路的增益特性,设计计算了半无桥功率因数校正电路与全桥LLC谐振电路的主电路参数;为提高电源工作的稳定性,针对半无桥功率因数校正电路,采用了基于平均电流控制的PI控制策略,对全桥LLC谐振电路实施双闭环PI控制;为进一步减小电路开关损耗,提高工作效率,采用同步整流方案。在低于谐振频率的情况下,为了保证仍能实现零电压开关,对传统的同步整流方案作了优化改进,采用二次侧MOSFET与一次侧MOSFET同时导通不同时关断的策略。在MATLAB/Simulink环境下对设计的电路参数与控制策略搭建... 

【文章来源】：河北科技大学河北省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文的研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
    1.3 研究内容
第2章 电源电路整体结构及工作原理分析
    2.1 设计方案的整体概述
    2.2 功率因数校正电路工作原理
        2.2.1 功率因数校正电路主结构
        2.2.2 半无桥功率因数校正电路工作原理分析
    2.3 全桥LLC谐振电路工作原理
        2.3.1 全桥LLC谐振电路结构
        2.3.2 全桥LLC谐振电路工作原理分析
        2.3.3 LLC谐振电路工作特性分析
    2.4 本章小结
第3章 前级半无桥PFC电路的设计
    3.1 半无桥PFC电路参数的设计计算
        3.1.1 半无桥PFC电路参数设计规范
        3.1.2 半无桥PFC电路参数设计
    3.2 无桥PFC电路的控制策略
    3.3 前级半无桥PFC电路微控制器介绍
    3.4 前级半无桥PFC电路的驱动电路介绍
    3.5 前级半无桥PFC电路仿真分析
        3.5.1 前级半无桥PFC电路仿真模型
        3.5.2 前级半无桥PFC电路仿真结果分析
    3.6 本章小结
第4章 后级全桥LLC谐振电路的设计
    4.1 全桥LLC谐振电路参数的设计计算
        4.1.1 全桥LLC谐振电路参数设计规范
        4.1.2 全桥LLC谐振电路主电路参数设计
        4.1.3 全桥LLC谐振电路变压器参数设计
    4.2 全桥LLC谐振电路输出侧同步整流方案
    4.3 全桥LLC谐振电路器件选型
        4.3.1 全桥LLC谐振电路一次侧MOS管硬件选择
        4.3.2 全桥LLC谐振电路二次侧MOS管硬件选择
    4.4 全桥LLC谐振电路控制策略
        4.4.1 全桥LLC谐振电路控制策略概述
        4.4.2 PI控制的介绍与实现
    4.5 后级全桥LLC谐振电路微控制器介绍
    4.6 后级全桥LLC谐振电路的驱动电路介绍
    4.7 本章小结
第5章 仿真验证及结果分析
    5.1 仿真建立及参数的设置
        5.1.1 仿真参数设置
        5.1.2 仿真模型的建立
    5.2 仿真结果及分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LLC单级无桥PFC的无频闪LED驱动电源[J]. 赵金刚,马辉,张超兰,陈曦.  电工电能新技术. 2019(06)
[2]双向LLC谐振变换器的变频-移相控制方法[J]. 陶文栋,王玉斌,张丰一,曲增彬,潘腾腾.  电工技术学报. 2018(24)
[3]基于移相补偿的全桥LLC谐振变换器交错并联技术[J]. 赵清林,刘会峰,袁精,崔高峰.  电工技术学报. 2018(12)
[4]基于直接移相角控制的移相全桥LLC变换器混合控制策略[J]. 郭兵,张一鸣,张加林,王旭红,丁建智.  电工技术学报. 2018(19)
[5]新型LLC谐振变换器数字同步整流驱动方式[J]. 吕征宇,李佳晨,杨华.  电机与控制学报. 2018(01)
[6]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[J]. 王暄,王广柱,孙晓伟,柳丹青.  电工技术学报. 2017(21)
[7]基于峰值电流控制的单相Boost PFC技术研究[J]. 王归新,叶青峰,司新放.  通信电源技术. 2017(03)
[8]混合式LLC电路谐振与同步整流数字式控制[J]. 刘和平,陈红岩,苗轶如,李金龙,彭东林.  中国电机工程学报. 2015(09)
[9]基于STM32F051控制的太阳能并网发电系统设计[J]. 赵娜,李斌,谢卫彬.  河北工业科技. 2014(05)
[10]基于LLC谐振的LED驱动电源设计[J]. 张久庆,高田,景占荣.  电力电子技术. 2012(03)

博士论文
[1]新型海上风电场拓扑及其关键技术研究[D]. 尹瑞.浙江大学 2017
[2]无桥PFC拓扑结构及控制策略研究[D]. 刘桂花.哈尔滨工业大学 2009
[3]集成模块电源拓扑标准化的研究[D]. 顾亦磊.浙江大学 2008

硕士论文
[1]基于数字控制的LLC谐振变换器的研究[D]. 张颖.北京交通大学 2018
[2]LLC谐振变换器研究与设计[D]. 李进.武汉理工大学 2013
[3]基于LLC谐振变换器的高压母线变换器的研究[D]. 冒小晶.南京航空航天大学 2012
[4]半桥LLC谐振DC/DC变换器的研究[D]. 童辉.南京理工大学 2012
[5]基于单周期控制的无桥升压PFC电路研究[D]. 李军伟.太原理工大学 2011
[6]LLC谐振半桥DC-DC变换器的研究[D]. 余昌斌.重庆大学 2007



本文编号：2929389