输入串联输出并联LLC谐振变换器研究

发布时间：2020-07-24 13:50

【摘要】：新能源汽车车载DC/DC充电机作为低压电池充电设备,其工作性能及可靠性对汽车电气网络影响较大。LLC谐振变换器在车载DC/DC充电机应用领域由于具有抗干扰能力强、开关损耗低、开关频率高等特点,成为该领域研究热点。本文针对LLC谐振变换器的控制方法及均流特性进行研究,具有理论和工程意义。考虑到LLC谐振变换器在应用过程中面临高频电压增益调节困难、输出电流纹波过大、滤波电容设计要求高等问题,本文针对其交直流特性进行了分析,给出了一种单相LLC谐振变换器改进混合控制策略,并对串并联变换器均流特性进行分析及验证其可行性,设计了一种四相ISOP型LLC谐振变换器。本文首先基于单相LLC谐振变换器特性分析设计了改进混合控制策略。分别基于FHA法建模及拓扑仿真,对PFM与PWM两种控制策略下LLC谐振变换器交直流特性及局限性分析。针对PFM在高频工况下电压增益不可控以及PWM在高占空比工况下电压增益不可控问题,基于实时分段控制方法,提出了一种结合PFM与PWM控制优点的改进混合控制策略,保证了变换器电压增益调控单调性。并通过实验验证了其有效性。针对串并联形式LLC谐振变换器面临的均流问题,本文对其均流特性及可行性进行分析,给出了ISOP串并联方法。首先建立IPOP与ISOP型LLC谐振变换器的等效电路模型,引入电流均衡度指标,对IPOP与ISOP型串并联谐振变换器的均流特性进行分析。针对IPOP串并联方法下各相电流分配对谐振参数较为敏感的问题,本文采用ISOP串并联方法进行变换器设计,并在全工作频率范围下对励磁电感电流、串联谐振电感电流与低压侧输出电流进行了分析,满足了纹波降低需求及软开关需求。基于单相LLC谐振变换器改进混合控制策略及ISOP型LLC谐振变换器均流特性分析,本文设计了四相ISOP型LLC谐振变换器。为降低各相谐振变换器功率等级及输出电流纹波,本文采用四相且各相交错45度运行方法。通过对电压增益曲线容感性区域划分,确定最佳工作区域,对所设计四相ISOP型LLC谐振变换器的谐振参数进行设计。基于Matlab仿真软件对所设计变换器进行了有效性验证。最后搭建3 k W车载DC/DC充电机样机实验平台,对变换器谐振参数设计合理性及均流特性分析正确性进行验证;对改进混合控制策略下的电压增益调控单调性进行验证;对变换器动态响应及效率进行测试与验证。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.7

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本文编号：2768927