CLLLC谐振型双向DCDC变换器的研究
发布时间：2021-07-14 16:43
随着电力电子变换器技术的日益成熟,传统LLC谐振变换器作为DC/DC变换器中的一个代表,在直流微电网、电动汽车、能量路由器等各个领域发挥了重要作用。而传统LLC谐振变换器在软开关特性、能量双向流动性、电压输入范围等方面都存在一些问题,需要更加深入研究。针对传统LLC谐振型变换器存在的能量单向流动和窄电压输入的问题,提出了一种基于变频移相混合控制策略的CLLLC谐振型双向DC/DC变换器。首先设计变换器结构,隔离变压器的左右两端为对称式结构。当变换器工作在正向模式下,变压器的左侧为开关网络电路,右侧为整流网络电路,反向模式下则相反。该电路结构可以实现直流母线高电压与低电压侧能量的双向转换。其次分析了变换器的工作过程,并运用基波分析法建立变换器的交流电压模型,得到了电压增益传递函数。输入电压在700～750V时采用变频控制,同时输入电压750V时切换为移相控制,从而拓宽了输入电压范围。最后设计了变换器的各项器件参数和变换器的硬件电路及软件程序,对变换器进行了仿真和实验分析。实验结果验证了变换器在满足软开关特性的前提下,实现了能量的双向流动,以及在宽电压输入中,实现了电压稳定输出。通过研究、...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
=10下的的电压增益随归一化频率变化的曲线图
华北理工大学硕士学位论文-18-图19k=10下的的电压增益随归一化频率变化的曲线图Fig.19Curveofvoltagegainvs.normalizedfrequencyatk=10当Q=2.0时，使用Mathcad软件描电压增益关于k值变化的曲线，如图20所示：图20Q=2.0下的电压增益随归一化频率变化的曲线图Fig.20Curveofvoltagegainvs.normalizedfrequencyatQ=2.0当Q值不保持不变时，可以从图中看出当k值变小时，变换器的电压增益峰值增大，开关频率范围变小，这样可以使变换器磁性元件的设计变得容易很多，但是也会来更多问题，因为当谐振电感值保持不变时，k值越小励磁电感的值越小，但是励磁电感的值变小的话会造成谐振电感流过的电流变大，从而使得谐振回路的损
华北理工大学硕士学位论文-46-表2仿真技术指标与数值大小Table2Simulationtechnicalindicatorsandnumericalvalues当变换器正向运行时，谐振电流Lr1i和励磁电流Lmi的波形如下：图43谐振电流Lr1i和励磁电流Lmi的波形Fig.43WaveformofresonantcurrentLr1iandexcitationcurrentLmi如图43所示，谐振电流为正弦波波形，验证了谐振过程的发生，而同时励磁电感线性增加，在某一时刻与谐振电感电流相等，此时变换器的能量从变压器断开，无法传递，当经过电容的充放电之后，变换器的开关管实现软开关，也即实现零电压开通。技术指标数值大小输入电压700~800V输出电压300V开关频率108kHz变频移相切换电压750V谐振电容r1C44nF谐振电容r2C396nF谐振电感r1L45uH谐振电感r2L15uH励磁电感135uH变压器变比3
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的数字控制LLC变换器研究[J]. 申宏伟,王建军,张昊东,谭文华,万志华. 通信电源技术. 2018(09)
[2]双向全桥DC-DC变换器中大容量高频变压器绕组与磁心损耗计算[J]. 陈彬,李琳,赵志斌. 电工技术学报. 2017(22)
[3]基于变频-移相混合控制的L-LLC谐振双向DC-DC变换器[J]. 吕正,颜湘武,孙磊. 电工技术学报. 2017(04)
[4]双向LLC谐振变换器特性分析[J]. 孙磊,张波,颜湘武,刘一凡. 电力科学与技术学报. 2016(01)
[5]考虑集肤效应与邻近效应的变压器谐波损耗模型[J]. 刘书铭,施红,冯蕾. 电力自动化设备. 2015(03)
[6]双向CLLLC谐振型直流变压器的分析与设计[J]. 陈启超,纪延超,王建赜. 中国电机工程学报. 2014(18)
[7]LLC半桥式谐振变换器参数模型与设计[J]. 王镇道,赵亚魁,章兢,吴旭,易峰. 电工技术学报. 2012(12)
[8]LLC谐振型软开关直流变压器的研究与实现[J]. 陈申,吕征宇,姚玮. 电工技术学报. 2012(10)
[9]双向全桥LLC谐振变换器的理论分析与仿真[J]. 杨子靖,王聪,辛甜,林帅,杨荣. 电源学报. 2012(03)
[10]双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器及其功率回流特性分析[J]. 赵彪,于庆广,孙伟欣. 中国电机工程学报. 2012(12)
硕士论文
[1]基于SiC器件的全桥LLC谐振变换器的研究与开发[D]. 冯腾.华南理工大学 2018
[2]基于ARM的低速电动车LLC充电技术研究[D]. 杨博.河北科技大学 2015
[3]基于数字控制的LLC谐振变换器研究[D]. 汤晓晨.南京航空航天大学 2012
本文编号：3284515
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
=10下的的电压增益随归一化频率变化的曲线图
华北理工大学硕士学位论文-18-图19k=10下的的电压增益随归一化频率变化的曲线图Fig.19Curveofvoltagegainvs.normalizedfrequencyatk=10当Q=2.0时，使用Mathcad软件描电压增益关于k值变化的曲线，如图20所示：图20Q=2.0下的电压增益随归一化频率变化的曲线图Fig.20Curveofvoltagegainvs.normalizedfrequencyatQ=2.0当Q值不保持不变时，可以从图中看出当k值变小时，变换器的电压增益峰值增大，开关频率范围变小，这样可以使变换器磁性元件的设计变得容易很多，但是也会来更多问题，因为当谐振电感值保持不变时，k值越小励磁电感的值越小，但是励磁电感的值变小的话会造成谐振电感流过的电流变大，从而使得谐振回路的损
华北理工大学硕士学位论文-46-表2仿真技术指标与数值大小Table2Simulationtechnicalindicatorsandnumericalvalues当变换器正向运行时，谐振电流Lr1i和励磁电流Lmi的波形如下：图43谐振电流Lr1i和励磁电流Lmi的波形Fig.43WaveformofresonantcurrentLr1iandexcitationcurrentLmi如图43所示，谐振电流为正弦波波形，验证了谐振过程的发生，而同时励磁电感线性增加，在某一时刻与谐振电感电流相等，此时变换器的能量从变压器断开，无法传递，当经过电容的充放电之后，变换器的开关管实现软开关，也即实现零电压开通。技术指标数值大小输入电压700~800V输出电压300V开关频率108kHz变频移相切换电压750V谐振电容r1C44nF谐振电容r2C396nF谐振电感r1L45uH谐振电感r2L15uH励磁电感135uH变压器变比3
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32的数字控制LLC变换器研究[J]. 申宏伟,王建军,张昊东,谭文华,万志华. 通信电源技术. 2018(09)
[2]双向全桥DC-DC变换器中大容量高频变压器绕组与磁心损耗计算[J]. 陈彬,李琳,赵志斌. 电工技术学报. 2017(22)
[3]基于变频-移相混合控制的L-LLC谐振双向DC-DC变换器[J]. 吕正,颜湘武,孙磊. 电工技术学报. 2017(04)
[4]双向LLC谐振变换器特性分析[J]. 孙磊,张波,颜湘武,刘一凡. 电力科学与技术学报. 2016(01)
[5]考虑集肤效应与邻近效应的变压器谐波损耗模型[J]. 刘书铭,施红,冯蕾. 电力自动化设备. 2015(03)
[6]双向CLLLC谐振型直流变压器的分析与设计[J]. 陈启超,纪延超,王建赜. 中国电机工程学报. 2014(18)
[7]LLC半桥式谐振变换器参数模型与设计[J]. 王镇道,赵亚魁,章兢,吴旭,易峰. 电工技术学报. 2012(12)
[8]LLC谐振型软开关直流变压器的研究与实现[J]. 陈申,吕征宇,姚玮. 电工技术学报. 2012(10)
[9]双向全桥LLC谐振变换器的理论分析与仿真[J]. 杨子靖,王聪,辛甜,林帅,杨荣. 电源学报. 2012(03)
[10]双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器及其功率回流特性分析[J]. 赵彪,于庆广,孙伟欣. 中国电机工程学报. 2012(12)
硕士论文
[1]基于SiC器件的全桥LLC谐振变换器的研究与开发[D]. 冯腾.华南理工大学 2018
[2]基于ARM的低速电动车LLC充电技术研究[D]. 杨博.河北科技大学 2015
[3]基于数字控制的LLC谐振变换器研究[D]. 汤晓晨.南京航空航天大学 2012
本文编号：3284515
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