LLC谐振式DC/DC变换器的设计与开发

发布时间：2021-09-22 07:19

　　电力电子技术的发展使得电源技术对于电源的大小、效率、开关损耗以及开关频率等技术特点要求越来越高。LLC谐振式变换器与PWM变换器（硬开关技术）相比，具有较高的开关频率，开关损耗较小，高效率，体积重量小等特点。所以LLC谐振变换器在市场方面占有着越来越重要的份额。本文针对LLC谐振变换器的核心技术进行了深入细致的研究，主要内容为：（1）研究了硬开关电路的不足及其缺陷性，分析了软开关电路的开通关断时损耗情况，简要叙述了几类谐振电路，并分析它们的不同，指出了LLC谐振变换器的优点及特性，明确了论文选题的重要意义。（2）基于基频分析方法（FHA）对LLC谐振变换器进行建模分析，分析了LLC谐振变换器的开关网络模型，谐振腔模型和整流滤波模型，分析了它们之间的关系，并建立统一模型，得出输入电压和输出电压的关系表达式，根据直流电压增益公式分析了品质因数和电感系数对直流电压增益的影响，运用工程软件MathCAD软件对直流电压增益进行分析，得出了品质因数和电感系数的最佳取值范围。（3）分析了LLC谐振变换器的短路特性，知道了当谐振电路短路时，归一化频率应远离于1的结论，接着对谐振电路的特征阻抗进行了分析... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及国内外研究现状
    1.2 硬开关技术和软开关技术的对比
        1.2.1 硬开关技术的缺陷性
        1.2.2 软开关技术的提出
    1.3 软开关技术的发展历程
        1.3.1 串联型谐振变换器
        1.3.2 并联型谐振变换器
        1.3.3 串并联型谐振变换器
        1.3.4 LLC 谐振变换器
    1.4 论文的研究内容和结构
第2章 LLC 谐振变换器的建模与特性分析
    2.1 LLC 谐振变换器的工作过程分析
        2.1.1 开关频率大于谐振频率f_(r1)时谐振变换器的工作过程分析
        2.1.2 开关频率在f_(r1)和f_(r2)之间时谐振变换器的工作过程分析
        2.1.3 开关频率小于f_(r2)时 LLC 谐振变换器的工作过程分析
    2.2 LLC 谐振变换器的建模
        2.2.1 LLC 谐振变换器模型的搭建
        2.2.2 开关管 Q1、Q2 的开关网络模型
        2.2.3 谐振网络模型
        2.2.4 副边整流滤波网络模型
        2.2.5 LLC 谐振变换器整体网络模型
    2.3 LLC 谐振变换器的特性分析
        2.3.1 LLC 谐振变换器直流电压增益分析
        2.3.2 电感系数对直流电压增益的影响
        2.3.3 品质因数对直流电压增益的影响
        2.3.4 LLC 谐振变换器的短路特性
        2.3.5 LLC 谐振变换器统一 FHA 特性阻抗分析
        2.3.6 LLC 谐振变换器软开关实现的前提条件
    2.4 本章小结
第3章 LLC 谐振变换器的参数设计及实验验证
    3.1 LLC 谐振变化器参数的要求和设计
        3.1.1 电动汽车充电站项目的参数要求
        3.1.2 LLC 谐振变换器主电路的参数计算
    3.2 SABER 软件的简述及变换器内参数值的确定
        3.2.1 Saber 软件的简述
        3.2.2 谐振变换器谐振腔内参数的确定
    3.3 SABER 软件仿真验证
        3.3.1 LLC 谐振变换器仿真模型搭建及软件参数的设计
        3.3.2 开关频率等于谐振频率时的实验波形及分析
        3.3.3 开关频率小于谐振频率时的实验波形及分析
    3.4 本章小结
第4章 硬件电路的设计和实现
    4.1 LLC 谐振变换器的主电路框图
    4.2 LLC 谐振变换器主电路功率器件的选择
        4.2.1 开关网络驱动电路主芯片的选择
        4.2.2 硬件电路功率开关管的选择
        4.2.3 硬件电路副边整流管的选择
        4.2.4 硬件电路副边滤波电容的选择
    4.3 LLC 谐振变换器硬件电路的设计
        4.3.1 LLC 谐振变换器驱动增强电路的设计
        4.3.2 LLC 谐振变换器软启动电路
        4.3.3 谐振变换器过压保护电路设计
        4.3.4 谐振变换器防 PI 饱和电路设计
        4.3.5 谐振变换器调理控制电路设计
    4.4 本章小结
第5章 实验及其结果分析
    5.1 实验平台的搭建及所需测试工具
    5.2 谐振变换器功能测试波形及分析
        5.2.1 谐振变换器原边零电压开通的实现与分析
        5.2.2 谐振变换器副边零电流关断的实现与分析
        5.2.3 LLC 谐振变换器输出电压波形及软启动电压波形分析
    5.3 动态响应实验
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
附录A 设计电路图及 PCB
附录B 部分项目图片


【参考文献】：
期刊论文
[1]高效率半桥LLC谐振变换器的研究[J]. 牛志强,王正仕.  电力电子技术. 2012(06)
[2]基于LLC串联谐振的半桥变换器的研究[J]. 门秀萍.  电源技术. 2012(03)
[3]LLC谐振变换器交错并联技术研究[J]. 刘伟丽,柴玉华.  电源技术. 2012(01)
[4]DC/DC谐振变流器的研究[J]. 徐振,赵晨.  电力电子技术. 2011(07)
[5]高压大功率场合LCC谐振变换器的分析与设计[J]. 夏冰,阮新波,陈武.  电工技术学报. 2009(05)
[6]一种改进的LLC变换器谐振网络参数设计方法[J]. 马皓,祁丰.  中国电机工程学报. 2008(33)
[7]LLC型串并联谐振变换器参数分析与运用[J]. 沈萍,龚春英.  电源技术应用. 2008(05)
[8]SABER仿真在LLC谐振变换器开发与设计中的应用[J]. 黄志武,秦惠.  通信电源技术. 2008(02)
[9]三元件串联LLC谐振变流器的优化设计策略[J]. 赵晨,石洋,吴新科,谢小高,钱照明.  电工技术学报. 2008(01)
[10]LLC谐振变换器与传统PWM变换器的分析与比较[J]. 许文香,蔡丽娟.  通信电源技术. 2007(06)

博士论文
[1]小功率DC/DC变流器模块标准化若干关键问题研究[D]. 谢小高.浙江大学 2005

硕士论文
[1]LLC谐振变换器的研究[D]. 赵磊.西南交通大学 2008
[2]3kW LLC谐振式模块化通信电源[D]. 周伟成.浙江大学 2007
[3]LLC谐振变换器的设计[D]. 朱立泓.浙江大学 2006
[4]LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的研究[D]. 宫力.华中科技大学 2006



本文编号：3403370