隨著開關(guān)電源技術(shù)的飛速發(fā)展和人類對電源技術(shù)要求的不斷提高,硬開關(guān)電源已經(jīng)無法滿足要求,為了有效的提高變換器的功率密度和效率,減小變換器的體積和重量,LLC諧振變換器逐漸得到了廣泛的關(guān)注與研究,LLC諧振變換器不僅具有開關(guān)損耗小、電壓輸入范圍寬等優(yōu)點,而且重量輕、體積小、效率高。詳細介紹了 LLC諧振變換器的工作原理和不同頻率范圍內(nèi)的具體工作過程,利用FHA(基波近似法)對半橋LLC諧振變換器進行建模,深入分析其穩(wěn)態(tài)特性,通過對增益曲線的繪制和分析,給出了 LLC諧振變換器具體的設(shè)計方法,并通過仿真進行驗證。利用擴展描述函數(shù)法建立LLC諧振變換器的小信號模型,并給出了詳細的推導過程,然后對小信號模型進行了驗證和分析,對其進行穩(wěn)態(tài)分析和頻域分析,針對開環(huán)不穩(wěn)定的問題,設(shè)計了合理的補償器,并通過Matlab仿真補償后的動態(tài)性能,對補償器設(shè)計的合理性進行驗證。對LLC諧振變換器參數(shù)的設(shè)計、以及主電路元件的選型給出了詳細的分析和計算,并對變壓器的設(shè)計進行了分析和驗證。根據(jù)設(shè)計的參數(shù)進行電路仿真,驗證參數(shù)設(shè)計的合理性,并給出電路開環(huán)仿真和閉環(huán)仿真,分析啟動和負載突變下輸出電壓的穩(wěn)定性,驗證設(shè)計的閉環(huán)回路;對硬件部分,如前級PFC電路、半橋LLC主電路、STM32外圍電路、采樣電路、驅(qū)動電路以及輔助電源電路進行了設(shè)計和分析。完成樣機的調(diào)試,測出實驗數(shù)據(jù),分析了不同負載下ZVS狀態(tài)和輸出電壓波形、負載切換狀態(tài)波形、不同負載下紋波波形、死區(qū)分析波形、副邊整流管波形,驗證了電路設(shè)計的合理性。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

圖１－４軟開關(guān)的損耗分析逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｌｏｓｓ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｓｏｆｔ邋ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ逡逑１．２諧振變換器的發(fā)展與分類逡逑由ｕ可知，傳統(tǒng)的硬開關(guān)的開關(guān)管開通或者關(guān)斷的時候都會產(chǎn)損耗而逡逑且開關(guān)頻率的提高，會使損耗大幅上升，這樣必定會導致諧振變換器的效率下降，逡逑諧振變換器的出現(xiàn)，解決了這個問題，逐漸受到青睞，并得到比較廣泛的應(yīng)用，逡逑本文所設(shè)計的半橋ＬＬＣ諧振ＤＣ－ＤＣ變換器，是利用電感電容構(gòu)成的諧振電路，逡逑使得在諧振時，流入開關(guān)管的電流和電壓會周期性過零點，在過零點時關(guān)斷和開逡逑通開關(guān)管，就實現(xiàn)了軟開關(guān)［２１￣２３］。逡逑相比于硬開關(guān)而言，軟開關(guān)開通時，上升的電流和下降的電壓之間沒有重疊；逡逑軟開關(guān)關(guān)斷時，下降的電流和上升的電壓也沒有重疊，易知在軟開關(guān)開通或者關(guān)逡逑斷的過程中將不產(chǎn)生功率損耗，變換器的損耗主要來源于導通過程中的通態(tài)損耗，逡逑工，。逡逑

－．逡逑Ｕ逡逑圖１－１硬開關(guān)的開關(guān)軌跡圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ邋ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｈａｒｄ邋ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ逡逑ｕ／ｉ＼邐！邐ｉ邐ｕ／ｉ邋｜邐，；逡逑0Ｌｌｉ—邋Ｍｒ．逡逑１Ｌ邐Ｉ邐｜邐｜逡逑Ｉ邋Ｉ邐Ｉ逡逑ｐ邐＼邐！邐ｐ邐！逡逑ｏ邋Ｉ邋Ｉ邐Ｉ邐．邐0邋！邋！邐．逡逑（ａ）邐ｔ邐（ｂ）邐ｔ逡逑圖１－２硬開關(guān)下的損耗分析逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｌｏｓｓ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｈａｒｄ邋ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ逡逑顯然硬開關(guān)限制了開關(guān)頻率的提升，軟開關(guān)的出現(xiàn)解決了這個問題，軟開關(guān)逡逑利用諧振的原理，使得電流電壓之間不發(fā)生重疊，大大降低了^u通和關(guān)斷過程中逡逑產(chǎn)生的損耗［１５Ｍ７］，同時也很大程度的解決了感性關(guān)斷和容性開通等問題。易知無逡逑論是ＺＶＳ還是ＺＣＳ電壓和電流都不會產(chǎn)生重疊，也就是軟開關(guān)不存在開關(guān)損耗，逡逑可以很大程度的提升變換器的效率，這里給出了軟開關(guān)開通和關(guān)斷的大致過程。逡逑３逡逑

圖卜５諧振變換器的等效框圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－５邋Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ邋ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｒｅｓｏｎａｎｔ邋ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ逡逑圖１－５是諧振變換器的等效框圖，首先是直流輸入通過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生方波，方逡逑波作為諧振網(wǎng)絡(luò)的輸入，經(jīng)過電路諧振得到正弦波，正弦波經(jīng)過副邊側(cè)的高頻整逡逑流和低通濾波之后得到穩(wěn)定的輸出，這樣就完成直流向直流之間的轉(zhuǎn)換。這里也逡逑簡單介紹一下傳統(tǒng)的幾種變換器，并分析這幾種變換器的特點。逡逑１．２．１串聯(lián)諧振變換器逡逑串聯(lián)諧振變換器（ＳＲＣ）的結(jié)構(gòu)如圖１－６所示，Ｑ，、Ｑ２兩個開關(guān)管組成開關(guān)逡逑網(wǎng)絡(luò)，諧振網(wǎng)絡(luò)由Ａ和Ｃ，組成，副邊側(cè)Ｄ，、Ｄ２組成高頻濾波部分，Ｃ。為輸出濾逡逑波電容，ｉ？。是負載；可以看出，負載折算到原邊側(cè)與諧振網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)，改變開關(guān)管逡逑的頻率時，中點電壓＾也隨之改變，因而電路的阻抗就會改變，這樣輸出電壓也逡逑會改變

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 李菊;阮新波;;全橋LLC諧振變換器的混合式控制策略[J];電工技術(shù)學報;2013年04期

2 吳俊娟;孫孝峰;鄔偉揚;;串聯(lián)諧振變換器的擴展描述函數(shù)法建模研究[J];電力電子技術(shù);2011年04期

本文編號：2831239