LLC諧振變換器因其高效率和高功率密度的特性已經(jīng)廣泛應(yīng)用于直流變換器的各種場合,其中負(fù)載變化將會對LLC諧振變換效率帶來顯著影響。首先分析了負(fù)載對全橋LLC諧振變換器最小工作頻率和最大輸出電壓增益的影響,并提出一種基于給定負(fù)載范圍電源效率優(yōu)化的全橋LLC變換器參數(shù)設(shè)計方案。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步給出基于負(fù)載變化的變頻-移相混合控制策略的軟開關(guān)實現(xiàn)條件。最后通過PSIM仿真和搭建實驗樣機(jī)驗證了基于負(fù)載變化的全橋LLC諧振變換器優(yōu)化設(shè)計方法的可行性。結(jié)果表明,優(yōu)化設(shè)計方案既保證了較寬的電壓輸入范圍,又實現(xiàn)了在給定負(fù)載范圍內(nèi)保持較大效率的目的。 

【文章來源】：電力電子技術(shù). 2020,54(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖２理想簡化等效電路模型??Ｆｉｇ．?２?Ｉｄｅａｌｌｙ?ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｍｏｄｅｌ??

，初級開關(guān)管只實現(xiàn)ＺＣＳ。變換器在區(qū)域１和??區(qū)域２內(nèi)，可實現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)。但當(dāng)／ｓ＞／ｄ時，??二極管不能實現(xiàn)ＺＣＳ，存在反向恢復(fù)損耗，故變換??器應(yīng)盡量工作于區(qū)域２。??當(dāng)變換器工作在純阻性曲線上時，輸入阻抗??表現(xiàn)為純阻性，即輸入阻抗的虛部為零，此時??［／＿，此時的開關(guān)頻率記為最小開關(guān)頻率＾，通過??式（１）化簡得｜４１：??／－＝?Ｖｌ／（８?成?Ｃｒ）－Ｚ＋ＶＸ／（?８?成隊２）?（３）??式中：／Ｉ?＝?（；Ａ：＝（Ｌ？＋Ｌｒ??（８ｉｒ２Ｌ?九２）。??圖４為在４＝７．７?｜ｊｌＨ，Ｇ＝３０５?ｎＦ的情況下，左??值取４，６，８，１０時的ＬＬＣ諧振變換器的與／？??的關(guān)系曲線。由圖４可知，當(dāng)負(fù)載電阻趨向零時，??最小開關(guān)頻率趨向／ｒｆ，之后最小開關(guān)頻率隨著負(fù)??載的增加而減小，當(dāng)最小開關(guān)頻率減少到接近乂?２??后，負(fù)載再增大，最小開關(guān)頻率不再發(fā)生變化。同??時，Ａ的取值越大，下降階段最小開關(guān)頻率的下降??速度越快。??圖４?／＿與Ａ：，／？的關(guān)系曲線??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｗｉｔｈ?ｋ?ａｎｄ?Ｒ??將式（３）代入式（２），最大歸一化電壓增益為：??Ｇ?隨二?ｎＵＪＵｍ＝Ｗ?ＢＶ?（ＯＬＡ－Ｄ％！?（１ＣＵＲＪ）??（４）??式中：ｓ＝／？？Ｗｒ）２－［??（ｉ，Ｌｒ）－（?ＶＴ＋／＾）／ｃｒ；ｆｌ＝／ｃＷｒ）－（?ｖＴ－〇／ｃｒ。??圖５為在Ａ＝７．７?｜ｘＨ，Ｃｒ＝３０５?ｎＦ的情況下，Ａ??值�。�，６，８，１０時的ＬＬＣ諧振變換器的與／？??的關(guān)系曲線。由圖５可知，隨著的增加，（？減??少，最大電壓增益隨之增大，上升趨勢近乎呈現(xiàn)線??

無法工作在軟開關(guān)區(qū)域的情??況。假設(shè)變化前后電壓增益為Ｇ，，發(fā)生變化前電??路負(fù)載為＆，電路品質(zhì)因數(shù)為認(rèn)，所對應(yīng)的開關(guān)??歸一化頻率為／，，穩(wěn)壓后的電路負(fù)載為＆，電路品??質(zhì)因數(shù)為込，所對應(yīng)的開關(guān)歸一化頻率為乂。根??據(jù)式（２）可以列出：??Ｑ２％６／（ｋ＋＼）＋｛［（ｋ＋ｌ）／ｋｆ－２Ｑ１Ｖ（ｋ＋ｌ）－Ｅ＼ｆ２Ｕ??［Ｑ２２／（ｋ＋ｌ）－２（ｋ＋ｌ）?／ｋ％２＋１?／ｋ２＝０?（８）??式中：五＝［ｉ＋ｉ／＊－ｉ／（Ｗ）］２＋（／ｉ－ｉ／ｙｉ）切ｖ（＊＋ｉ）。??由式（８）及圖７可得：①若／？，＞＆，負(fù)載電阻??變小，即（＾以。如果，其中為負(fù)載??為＆時／＿對應(yīng)的最大電壓增益，此時存在／／使??得ＬＬＣ諧振變換器的輸出電壓穩(wěn)定，并工作在軟??開關(guān)條件下；如果，則不存在一個開關(guān)頻??率使得諧振變換器實現(xiàn)軟開關(guān)；②若＆＜／？２，負(fù)載??電阻變大，即＂。仏＂所對應(yīng)的增益曲線在區(qū)??域２內(nèi)的增益區(qū)間涵蓋了（＞，所對應(yīng)的曲線在區(qū)??域２的增益值，所以必然存在一個開關(guān)頻率／２＂使??得ＬＬＣ諧振變換器滿足軟開關(guān)的要求。??３．５??２．５??１??０．５??〇?０．４?０．８?１．２?１．６?２??／??圖７?Ｇ與０，／的關(guān)系曲線??Ｆｉｇ．?７?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ａｍｏｎｇ?Ｇ?ａｎｄ?Ｑ??３．２移相模式的軟開關(guān)條件??當(dāng)變換器工作在移相模式下，根據(jù)基波等效??模型和傅里葉分析可得，歸一化電壓增益為ｍ：??Ｇ＝ｎＵＪＵｉｎ＝Ｕ＋＾（Ｄ＾）］／??｛２Ｖ［ｌ?＋?ｌ／Ａ－ｌ／（Ａ／２）］２＋ｆ（／－ｌ／／）２／（“ｌ）?｝?（９）??式中為移相比，為滯后橋臂開關(guān)管驅(qū)動信號??滯后

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]全橋LLC諧振變換器的混合式控制策略[J]. 李菊,阮新波.  電工技術(shù)學(xué)報. 2013(04)

碩士論文
[1]全橋LLC諧振變換器的混合式控制策略[D]. 李菊.南京航空航天大學(xué) 2011



本文編號：2974632