LLC谐振变换器的双频控制策略设计

发布时间：2020-06-23 12:20

【摘要】：LLC谐振变换器可以在宽的输入电压范围内实现原边开关的零电压开通以及副边整流二极管的零电压关断,能够在变换器工作在高工作频率时显著降低变换器的能量损耗,因此在功率半导体器件日益高频化的今天,越来越受到中外学者的关注。并且随着技术的发展,人们对于LLC谐振变换器动态性能的要求也越来越高,而双频控制方式可以大幅提高变换器的动态响应速度。因此,研究如何将双频控制方式应用在LLC谐振变换器上具有重要的意义。本文首先研究了LLC半桥谐振变换器工作在两个主要工作区域时的工作原理,以及开关管实现软开关的工作过程。然后利用基波分析法(FHA)分析研究了LLC半桥谐振变换器的稳态特性,并得到其直流增益与工作频率,以及谐振腔电感比与品质因数之间的函数关系。然后阐述了传统LLC半桥谐振变换器双频控制的原理,以及传统控制方式所带来的低频振荡现象。为了减弱低频振荡现象,论文提出了一种改进型的双频控制方式,并阐述其原理。最后,利用PSIM搭建系统模型,通过仿真验证了系统的可行性与正确性,并将其输出波形与传统的双频控制方式的输出以及脉冲频率控制方式下的输出波形进行对比,验证所设计的控制方式的先进性。仿真结构表明:所设计的新型双频控制的LLC半桥谐振变换器在额定工作状态,即输入电压400V,负载为4.8Ω时,稳定输出24V,输出电压纹波为0.1V。在输入电压由360V变为420V时,响应时间为0.17ms,过冲电压为100mV;输入电压由420V变为360V时,响应时间为0.1ms,过冲电压为90mV。当负载由满载切到10%负载时,响应时间为0.6ms,过冲电压为100mV;当负载由10%切到满载时,相应时间为1.3ms,过充电压为220mV。本文所设计的新型双频控制LLC半桥谐振变换器在稳态性能与动态响应上均有良好的表现,达到了设计指标要求。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP273;TN624
【图文】：

波形,硬开关,电流电压,波形

第一章绪论第一章绪论背景与意义的高速发展，消费者对于电子产品的需求也在此对电源产品而言，高效率与高功率密度是未因其电流与电压会存在周期性的过零点，可以witch，ZCS）或者零电压开关（Zero Voltage与高功率密度而提高开关频率时，谐振变换器因而备受研究学者的重视与关注。图 1-1 即为代表硬开关方式造成的开关能量损耗。

拓扑图,串联谐振变换器,拓扑,变换器

图 1-1 硬开关电流电压波形变换器中，已经存在三种比较传统的拓扑结构，分别是串联谐onant Converter，SRC）、并联谐振变换器（Parallel Resonant Conve振变换器（Series-Parallel Resonant Converter，SPRC）[3]。然而三种谐振变换器均有其局限性。

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