本文選題：LCC諧振變換器　切入點(diǎn)：基波分析法　出處：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對(duì)電源的效率和功率密度的要求越來(lái)越高。比如,美國(guó)"80 PLUS"認(rèn)證的鈦金電源,要求全負(fù)載范圍效率高于90%,半載效率高于96%。高頻諧振DC-DC變換器具有電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)小、效率高等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛應(yīng)用。LCC諧振變換器結(jié)合了串聯(lián)諧振變換器(Series Resonant Converter,SRC)和并聯(lián)諧振變換器(Parallel Resonant Converter,PRC)的特點(diǎn),同時(shí)具有輕載效率高、輸出電壓紋波小等優(yōu)點(diǎn),在服務(wù)器電源等場(chǎng)合具有很大應(yīng)用潛力。SRC和PRC變換器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,理論研究已相當(dāng)成熟,但LCC諧振變換器諧振元件較多,模態(tài)分析復(fù)雜,理論研究較少,時(shí)域分析無(wú)法得到解析表達(dá)式;基波分析法(Fundamental Harmonic Analysis,FHA)只考慮基波,并且簡(jiǎn)化了整流橋的等效模型,分析過(guò)程簡(jiǎn)單,但誤差較大;擴(kuò)展基波分析法(Extended Fundamental Harmonic Analysis,EFHA)同樣只考慮基波,但建立了整流橋的精確等效模型,誤差較小;高次諧波分析法(High Order Harmonic Analysis,HOHA)分別對(duì)各次諧波等效模型進(jìn)行計(jì)算,理論上為精確分析方法,但需要數(shù)值解法才能得到最終結(jié)果。本文對(duì)比研究了四種主要的分析方法,詳細(xì)研究推導(dǎo)過(guò)程并對(duì)比優(yōu)缺點(diǎn),為業(yè)界應(yīng)用提供參考。LCC諧振變換器的工作特性,由各諧振元件參數(shù)以及變壓器匝比共同決定,表達(dá)式繁瑣,工作區(qū)域難以界定,參數(shù)設(shè)計(jì)復(fù)雜,因此,研究LCC諧振變換器的工作特性和關(guān)鍵指標(biāo)優(yōu)化策略具有重要意義。采用EFHA進(jìn)行分析,明確變頻控制和移相控制的LCC諧振變換器的工作區(qū)域,并結(jié)合MATLAB繪圖,展示變換器的特性與參數(shù)之間的定性關(guān)系,指導(dǎo)變換器元件參數(shù)設(shè)計(jì)工作。移相控制LCC諧振變換器開(kāi)關(guān)頻率固定,噪聲頻譜窄,磁性元件容易設(shè)計(jì),具有一定的應(yīng)用價(jià)值。然而,輕載時(shí)移相控制LCC諧振變換器滯后橋臂開(kāi)關(guān)管容易失去零電壓導(dǎo)通(Zero Voltage Switch,ZVS)特性,針對(duì)這一問(wèn)題,引入輔助諧振換流極(Auxiliary Resonant Commutated Pole,ARCP),提出了 ARCPLCC 諧振變換器。重載時(shí),變換器自身能夠?qū)崿F(xiàn)ZVS,ARCP不工作;輕載時(shí),ARCP投入工作,提供輔助電流,幫助滯后橋臂開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS。理論分析表明,ARCPLCC諧振變換器輕載效率比硬開(kāi)關(guān)移相控制LCC諧振變換器效率高。最后,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。
[Abstract]:With the development of the information industry, the efficiency and power density of the power supply are becoming more and more demanding. For example, the "80 PLUS" certified titanium gold power supply in the United States, The full load range efficiency is higher than 90 and the half load efficiency is higher than 96. The high frequency resonant DC-DC converter has the advantages of small electromagnetic interference and high efficiency. The widely used. LCC resonant converters are combined with series Resonant converters and parallel resonant converters parallel Resonant converters. At the same time, they have the advantages of high efficiency of light load and low ripple of output voltage. The circuit structure of SRC and PRC converters is simple and the theoretical research is quite mature, but the resonant components of LCC resonant converters are many, the modal analysis is complex, and the theoretical research is less. No analytical expression can be obtained by time domain analysis. Fundamental Harmonic Analysis (FHAA) only considers fundamental waves, and simplifies the equivalent model of rectifier bridge. The analysis process is simple, but the error is large. Extended Fundamental Harmonic Analysis (EFHAA) also considers only fundamental waves. But the accurate equivalent model of rectifier bridge is established, and the error is small. The high Order Harmonic analysis method of high order harmonic analysis is used to calculate each harmonic equivalent model, which is an accurate analysis method in theory. But the numerical method is needed to get the final result. In this paper, four main analytical methods are compared, the derivation process is studied in detail, and the advantages and disadvantages are compared, which provides a reference for the application of .LCC resonant converter. It is determined by the resonant component parameters and transformer turn ratio. The expression is cumbersome, the working area is difficult to define, and the design of the parameters is complicated. It is of great significance to study the working characteristics and key index optimization strategies of LCC resonant converters. The working area of LCC resonant converters with frequency conversion control and phase shift control is determined by EFHA analysis, and combined with MATLAB drawing, It shows the qualitative relationship between the characteristics and parameters of the converter, and guides the design of the converter component parameters. The phase-shift control LCC resonant converter has fixed switching frequency, narrow noise spectrum and easy design of magnetic components. However, the light load time shift control LCC resonant converter is easy to lose the ZVSs characteristic of zero voltage conduction zero Voltage switch. In this paper, the Auxiliary Resonant Commutated Poledoff (ARCP) converter is introduced, and the ARCPLCC resonant converter is proposed. Under heavy load, the converter can realize the ZVS ARCP not to work, and the light load converter can be put into operation to provide the auxiliary current. The theoretical analysis shows that the light-load efficiency of the ARCPLCC resonant converter is higher than that of the hard-switching phase-shifted LCC resonant converter. Finally, the experimental results verify the correctness of the theoretical analysis.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM46

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本文編號(hào)：1562608