基于混合控制策略的宽输出LLC谐振变换器设计

发布时间：2020-08-24 15:28

【摘要】：能源从非再生到再生能源的转型使得电能等清洁能源的优势脱颖而出。环境污染、石油短缺昂贵等问题使得政府和人们把目光投向了电动汽车,使得电动汽车行业的发展生机勃勃。作为电动汽车的基础配套设施,完成电动汽车充电的充电模块的重要性更是不言而喻。充电模块大功率,高效率,体积小的需求,这又对电源提出了新的挑战。二十世纪七十年代出现的软开关技术使得开关器件在导通或者关断时的损耗大大减少,解决了效率问题。并联技术的出现解决了功率扩容问题,但同时引出了多模块并联时的均流问题,三相星型LLC谐振变换器的三相星型结构解决了多相LLC谐振变换器并联的均流问题即解决了功率扩容问题,LLC谐振变换器的谐振电路解决了电源高频时损耗高和功率密度大的问题。为此本文采用三相星型LLC谐振变换器作为充电模块的主电路,并对三相星型LLC谐振变换器运行特点与控制方法进行分析。充电模块整体是前级三相VINNA完成PFC的校正,并将输入的交流电升压转换成直流电,后级通过两个三相星型LLC谐振变换器的串联完成直流电压的范围可调。本文主要介绍后级完成直流调压的部分的设计,主要包括以下几个方面:(1)三相LLC星型谐振变换器的原理与参数分析。首先分析了几种经典的谐振变换电路,对比分析出几种的优缺点,针对这几种谐振变换器的缺点,结合设计对输出功率的要求,本文采用三相LLC谐振变换器拓扑结构。根据对LLC谐振变换器的运行过程的分析,推导出三相星型LLC谐振变换器的工作波形,计算出相关参数。(2)系统功率主电路以及控制器设计。依据高频运行下效率最大的原则,结合充电模块的设计要求,设计了主电路的器件参数。设计了辅助电源,可输出3.3V、5V、8V电压等级的直流电压,可满足系统中各种IC器件的可靠供电。基于电流互感器、比较器、精密运算放大器设计出采样调理电路与保护电路,实现输出电流、输出电压的准确采样,以及主电路的过流保护。以TMS320F28032作为主控芯片设计出系统控制电路,采用CAN总线技术实现与上位机的通讯功能,设计了CAN通讯电路。针对三相星型LLC谐振变换器的PFM控制策略存在轻载效率低的缺陷,采用PFM与Burst的混合控制策略,提高了轻载效率。最后,完成了系统软件设计。(3)系统仿真与实验。利用MATLAB搭建了LLC谐振变换器仿真平台,通过仿真分析验证了设计的有效性。制作了三相星型LLC谐振变换主电路、驱动电路、采用电路等模块,搭建出系统实验样机,实现了与前级整流电路的系统联调,实验结果表明,本文设计的三相星型LLC谐振变换器的输出电压具有较宽的调节能力、轻载效率较高,验证了系统设计的有效性。
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM46
【图文】：

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图 2-9r s mf f f单相 LLC 的主要工作模态图LmCLrr12irimVD1VD2图 2-100 1t t t单相 LLC 谐振变换器工作过程示意图一（0 1t t t）管 Q2关断，此时功率管 Q1上的体寄生二极管导通。由于此时

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安徽工程大学硕士学术论文 2 /3，如图 4-8 所示。可编程的外部错误触发控制，外部的过压检测电路和电流检测电出现时自动将 PWM 输出引脚设置成低电平、高阻状态。

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【参考文献】