高压输入LLC谐振变换器研究

发布时间：2017-05-16 13:21

  本文关键词：高压输入LLC谐振变换器研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电力电子拓扑技术和电力电子器件工艺的飞速发展,高输入电压、大变比、高开关频率的电源变换器已经广泛应用到了高铁、航天、医疗、能源互联网等各个领域。本文以高压输入低压输出飞行器电源系统为背景设计了一个四变压器输入串联输出并联LLC谐振变换器。SiC MOSFET具有耐高压、耐高温和开关特性好等特点,同时变压器原边输入串联副边输出并联适合高降压比的场合,因此将SiCMOSFET作为串并联系统的开关器件,实现了高输入电压、高功率密度和高开关频率的应用。变压器输入串联输出并联的LLC变换器共用一个谐振网络不但开关管数目少,而且具有良好的自然均流特性,能有效避免参数不同导致的功率不均现象。文中分析了四变压器输入串联输出并联LLC谐振变换器的基本工作原理；并对LLC谐振变换器的特殊工况进行了探讨,分别研究了LLC谐振变换器在过载和轻载时的工作情况并给出了对应的解决方法。本文合理选取了电路参数,利用仿真软件PSIM和Maxwell 3D对四变压器输入串联输出并联LLC电路和平面变压器进行了分析,最后搭建了一台4000W的样机。仿真和实验结果验证了理论研究和设计的正确性。
【关键词】：变压器输入串联输出并联 SiC MOSFET LLC谐振变换器 高降压比
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-18
• 1.1 课题背景10
• 1.2 高压输入电源变换器的软开关技术10-13
• 1.2.1 移相全桥变换器11
• 1.2.2 LLC谐振变换器11-13
• 1.3 高压输入电源变换器的拓扑结构13-16
• 1.3.1 三电平变换器结构13-14
• 1.3.2 高压母线变换器结构14
• 1.3.3 输入串联输出并联变换器结构14-16
• 1.4 本论文研究内容16-18
• 2 LLC变换器串并联研究18-30
• 2.1 输入并联输出并联LLC变换器18-21
• 2.2 输入串联输出并联LLC变换器21-24
• 2.3 变压器输入串联输出并联LLC变换器24-28
• 2.4 本章小结28-30
• 3 四变压器输入串联输出并联LLC变换器30-44
• 3.1 拓扑结构30-31
• 3.2 工作原理31-37
• 3.2.1 fm32-36
• 3.2.2 fs=fr时的工作原理36-37
• 3.2.3 fs>fr时的工作原理37
• 3.3 变换器的稳态特性分析37-42
• 3.3.1 基波分量等效电路37-39
• 3.3.2 增益特性39-41
• 3.3.3 变换器的几个重要参数41-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 LLC谐振变换器的特殊工况44-54
• 4.1 启机工况44-46
• 4.2 过载工况46-48
• 4.3 轻载工况48-53
• 4.3.1 减小电路中的分布电容50-51
• 4.3.2 轻载控制方法的改进51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 硬件电路设计和损耗分析54-62
• 5.1 主电路设计54-57
• 5.1.1 主电路参数设计54-55
• 5.1.2 主电路器件选型55-56
• 5.1.3 磁性元件的设计56-57
• 5.2 变换器损耗分析57-60
• 5.3 本章小结60-62
• 6 仿真与实验62-70
• 6.1 仿真62-64
• 6.2 实验结果64-68
• 6.3 本章小结68-70
• 7 结论70-72
• 7.1 本文的主要工作70
• 7.2 工作展望70-72
• 参考文献72-76
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果76-80
• 学位论文数据集80

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