数字式LLC谐振变换器及并联均流技术的研究

发布时间：2017-08-30 20:32

  本文关键词：数字式LLC谐振变换器及并联均流技术的研究

  更多相关文章： LLC 软开关 并联均流 数字控制 基波近似

【摘要】：随着信息技术的不断发展,通信设备与计算机对电源的要求也不断增加。高效率,高功率密度的开关电源一直是推动现代电力电子技术发展的主要动力。谐振变换器相比于传统的PWM变换器有着开关损耗低、工作频率高、电磁干扰小以及体积小等特点。LLC谐振变换器是一种新型软开关变换器,在宽输入及全负载范围内都能实现原边开关管零电压导通以及副边整流二极管零电流关断,可以在不增加开关损耗的前提下极大提高开关频率,减小开关电源体积；并且LLC谐振变换器中所有的寄生参数都能被利用于实现软开关技术,有利于器件集成,从而提升功率密度。所以,LLC谐振变换器是一种符合电源发展方向的拓扑,极具研究意义。本文首先介绍了高频开关电源的发展以及软开关对高频化发展的重要性,深入研究了LLC谐振变换器的工作原理,建立基波近似模型分析LLC的增益特性以及阻抗特性,推导出LLC实现零电压开关的条件,对LLC各种工作状态下的工作过程进行分析。并基于性能分析给出了LLC的优化设计方法和详细设计步骤。数字控制技术具有配置灵活、开发周期短、集成度高及易于升级等特点,是电源控制技术发展的新趋势。本文采用德州仪器的新一代数字电源控制器UCD3138设计了一款数字式LLC谐振变换器,通过软件设计实现了同步整流、恒流恒功率控制、多模块的并联均流以及多种保护功能。并且上位机可以通过PMBus通信总线对变换器进行实时监控与管理。实验结果验证了理论分析和设计思路的正确性和可行性。
【关键词】：LLC 软开关 并联均流 数字控制 基波近似
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要6-7
• 英文摘要7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-20
• 1.2.1 软开关技术的发展13-14
• 1.2.2 谐振变换器的发展14-18
• 1.2.3 多模块的并联均流18-19
• 1.2.4 数字电源的发展19-20
• 1.3 研究的主要内容20
• 1.4 本章小结20-21
• 第2章 LLC谐振变换器工作原理分析21-36
• 2.1 LLC基本结构21-22
• 2.2 基波近似等效模型22-24
• 2.3 LLC变换器特性分析24-30
• 2.3.1 增益特性24-26
• 2.3.2 阻抗特性26-28
• 2.3.3 ZVS条件28-30
• 2.4 LLC工作过程分析30-35
• 2.4.1 下谐振工作过程分析31-33
• 2.4.2 谐振工作过程分析33-34
• 2.4.3 上谐振工作过程分析34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 LLC性能分析及电路设计36-54
• 3.1 LLC谐振变换器性能分析36-42
• 3.1.1 电压调整率36-38
• 3.1.2 负载调整率38-40
• 3.1.3 效率40-42
• 3.2 LLC设计步骤42-43
• 3.3 硬件电路结构43-44
• 3.4 样机参数设计44-53
• 3.4.1 谐振网络设计44-47
• 3.4.2 隔离变压器设计47-52
• 3.4.3 功率器件选型52-53
• 3.5 木章小结53-54
• 第4章 控制理论及软件设计54-84
• 4.1 数字控制理论54-57
• 4.1.1 PID控制理论55-56
• 4.1.2 离散化方法56-57
• 4.1.3 数字PID控制57
• 4.2 数字电源控制器简介57-68
• 4.2.1 前端EADC59-60
• 4.2.2 PID控制器60-62
• 4.2.3 DPWM模块62-68
• 4.3 模块并联均流68-71
• 4.3.1 模块并联特性68
• 4.3.2 常用均流方法68-70
• 4.3.3 UCD3138的均流原理70-71
• 4.4 系统软件设计71-83
• 4.4.1 软件架构72-77
• 4.4.2 功能算法77-81
• 4.4.3 监控管理81-83
• 4.5 本章小结83-84
• 第5章 实验结果与分析84-93
• 5.1 实验框图与测试仪器84-85
• 5.2 实验数据与波形分析85-92
• 5.2.1 上电起机波形85-86
• 5.2.2 正常工作波形86-88
• 5.2.3 负载跳变测试88-89
• 5.2.4 短路保护测试89-90
• 5.2.5 输出电压纹波90
• 5.2.6 并联均流波形90-92
• 5.3 本章小结92-93
• 总结与展望93-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-100
• 附录100-101
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 戴慧;;LLC谐振变换器的参数设计[J];科技视界;2014年16期

2 谭果;;一种硬开关全桥输出带预偏电压启动的方案[J];通信电源技术;2013年06期

3 郭良兵;肖刚见;;1200W铅酸电池充电电源的设计与实现[J];通信电源技术;2013年06期

4 张晋玮;周东方;李建兵;郑阳勇;;Buck+半桥LLC倍压谐振两级式DC/DC变换器[J];信息工程大学学报;2012年06期

5 齐云志;;开关电源均流分析及工作实例[J];科技信息;2012年18期

6 段宣祥;贺明智;张立伟;;移相全桥变换器占空比丢失问题的研究[J];电力电子技术;2012年04期

7 刘松斌;费跃;段志伟;;新型移相全桥零电压开关PWM变换器[J];电工技术学报;2011年S1期

8 杜松林;王瑾;;半桥LLC谐振变换器分析与设计[J];广东电力;2011年06期

9 吴晓民;;高频开关电源模块均流系统的研究[J];电源世界;2008年12期

10 林雯;;浅谈开关电源的技术发展趋势[J];通信电源技术;2008年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 王兆安;刘进军;陈守良;;电力电子技术学科发展综述[A];电气技术发展综述[C];2004年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 旷建军;开关电源中磁性元件绕组损耗的分析与研究[D];南京航空航天大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 杨佳;供电系统中高频开关直流电源的设计[D];东北大学;2012年

2 管松敏;LLC谐振变换器PWM控制策略和同步整流技术的研究[D];南京航空航天大学;2012年

3 陈越;谐振型高效率LED驱动器的分析设计[D];浙江大学;2012年

4 屈阳;高效高精小功率DC-DC电力变换器设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2012年

5 徐翊华;高频多相数字DC-DC控制芯片功能模块的设计与实现[D];复旦大学;2011年

6 刘伟丽;LLC谐振变换器交错并联技术的研究[D];东北农业大学;2011年

7 王江银;全向机器人运动控制与轨迹跟踪算法研究[D];长沙理工大学;2011年

8 段建华;照明用大功率LED恒流驱动技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

9 羊绛军;基于LLC谐振电路的高效率AC/DC变换技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

10 李大伟;LLC谐振开关变换器的研究[D];南京航空航天大学;2010年

，

本文编号：761338