三相LLC谐振变换器的研究

发布时间：2017-09-07 09:08

  本文关键词：三相LLC谐振变换器的研究

  更多相关文章： LLC谐振变换器 三相交错式 电流均分 零电压导通 电流纹波

【摘要】：LLC谐振变换器拓扑结构简单,在宽输入电压以及整个负载范围内均可实现零电压导通(ZVS),转换效率高,功率密度大,因而在平板电视和便携式电脑适配器等设备上得到越来越广泛的应用。但其输出滤波电路仅含电容,没有滤波电感,在大电流场合,输出电流纹波较大,频率仅为开关频率2倍,不利于滤波电容容量的降低,设备的使用寿命也受到电容寿命的限制,限制功率等级的提升。三相LLC谐振变换器,除具有单相LLC谐振变换器的诸多优异性能外,各相电流自动均分,降低导通电流。针对三相交错式LLC谐振变换器拓扑,在重点分析fmfsfr区间工作模态典型波形的基础上,给出了一种可行的移相控制实现方案,三相桥臂依次延迟120°导通,能自动平衡各相之间的电流,利用移相后电流的叠加效应降低副边整流输出纹波。在fmfsfr区间内,副边二极管能自然零电流关断(ZCS),进一步减小电容电流的有效值和ESR上损耗,纹波率此时最低。在单相和三相拓扑结构理论分析的基础上,给出了三相谐振电源重要参数的计算过程与选择依据,搭建了基于PSIM的单电压环控制的三相LLC谐振变换器仿真模型,模拟了三相LLC-SRC系统在稳态,暂态时的仿真波形。通过与同等输入输出条件下单相LLC谐振变换器仿真结果作比较,证明了理论分析的正确性。最后完成了基于DSP数字芯片TMS320F2812的完整的硬件系统的设计和软件控制系统的编写,试制实验样机。给出了在fmfsfr、fs=fr、fsfr不同工作区间,三相拓扑的典型实验波形。各相原边谐振电压、谐振电流、线电压以及副边整流二极管输出电流均呈现延迟1/3周期的相位关系,并重点探讨了各工作区间的纹波情况。通过与仿真结果相对照,证明了文章给出的三相交错移相控制方式的可靠性,实验波形和理论分析具有一致性。实验结果表明,衡量改善程度的指标纹波率仅与并联相数有关,与具体负载的大小无关,三相LLC谐振变换器确实能够有效的降低纹波。
【关键词】：LLC谐振变换器 三相交错式 电流均分 零电压导通 电流纹波
【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
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 国内外研究动态及发展趋势12-16
• 1.1.1 谐振变换器发展概述12-14
• 1.1.2 LLC谐振变换器发展概述14-15
• 1.1.3 三相LLC谐振变换器发展概述15-16
• 1.2 研究意义与内容16-18
• 1.2.1 研究内容16-17
• 1.2.2 章节安排17-18
• 第2章 LLC谐振变换器拓扑分析18-38
• 2.1 单相LLC谐振变换器18-28
• 2.1.1 不对称半桥LLC谐振变换器18-19
• 2.1.2 不对称半桥LLC谐振变换器拓扑19-21
• 2.1.3 不对称半桥LLC谐振变换器特性21-25
• 2.1.4 不对称半桥LLC谐振变换器工作原理25-28
• 2.2 三相LLC谐振变换器28-37
• 2.2.1 两种三相LLC谐振变换器拓扑28-30
• 2.2.2 三相LLC谐振变换器工作原理30-35
• 2.2.3 三相LLC谐振变换器参数计算35-36
• 2.2.4 滤波电容电流纹波定义36-37
• 2.3 本章小结37-38
• 第3章 三相LLC谐振变换器的软硬件设计38-50
• 3.1 单相LLC谐振变换器设计流程38-39
• 3.2 三相LLC谐振变换器设计39-43
• 3.2.1 变压器匝比n_i39-40
• 3.2.2 谐振网络参数K、Q40-41
• 3.2.3 单相、总的交流等效负载41
• 3.2.4 谐振电感L_(ri)选择41-42
• 3.2.5 变压器T_i设计42-43
• 3.2.6 桥臂开关管选择43
• 3.3 三相LLC谐振变换器硬件设计43-49
• 3.3.1 器件选型44
• 3.3.2 控制芯片选择44-47
• 3.3.2.1 移相PWM脉冲的产生45-46
• 3.3.2.2 系统运行框图46-47
• 3.3.3 隔离、驱动电路设计47-48
• 3.3.4 采样电路设计48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 PSIM仿真模型搭建及结果分析50-58
• 4.1 不对称半桥LLC谐振变换器仿真模型50-52
• 4.1.1 仿真参数的选择与模型搭建50-51
• 4.1.2 仿真结果分析51-52
• 4.2 三相LLC谐振变换器仿真模型52-57
• 4.2.1 仿真参数的选择与模型搭建52-54
• 4.2.2 仿真结果分析54-57
• 4.2.2.1 额定输入仿真结果54-55
• 4.2.2.2 最低输入仿真结果55-56
• 4.2.2.3 最高输入仿真结果56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第5章 硬件实验及结果分析58-75
• 5.1 主电路与验证平台实物58-59
• 5.2 驱动波形59-60
• 5.3 简单三相并联,实验波形60-62
• 5.4 额定输入时,实验波形(带Y型)62-66
• 5.4.1 原边实验波形62-64
• 5.4.2 副边实验波形64-65
• 5.4.3 单相实验波形65-66
• 5.5 最小输入时,实验波形(带Y型)66-70
• 5.5.1 原边实验波形66-68
• 5.5.2 副边实验波形68-69
• 5.5.3 单相实验波形69-70
• 5.6 最高输入时,实验波形(带Y型)70-73
• 5.6.1 原边实验波形70-71
• 5.6.2 副边实验波形71-72
• 5.6.3 单相实验波形72-73
• 5.7 变换器效率73
• 5.8 本章小结73-75
• 总结与展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 附录80-81
• 攻读硕士学位期间发表论文情况81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 胡芝军;刘湛;张方华;翟炜;;交错并联LLC谐振变换器的研究[J];电力电子技术;2014年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杨美珍;基于DSP2812控制的半桥LLC谐振变换器的研究[D];广西大学;2013年

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本文编号：808636