高頻化、高功率密度、高效率、數(shù)字化是當今DC/DC直流變換器的發(fā)展趨勢。相比于其他開關變換器,LLC諧振變換器具有較寬的輸入輸出電壓調節(jié)范圍,能夠在全負載范圍內實現(xiàn)開關管的ZVS,并且在大部分情況下實現(xiàn)整流二極管的ZCS,具有開關頻率高、效率高、功率密度大、EMI噪聲小等諸多優(yōu)點。此外,LLC諧振變換器可以實現(xiàn)磁集成,進一步減小寄生參數(shù)的干擾和電源體積。近年來,碳化硅(SiC)器件因其優(yōu)越的性能得到快速的發(fā)展,SiC MOSFET具有高耐壓、低導通電阻、高頻、耐高溫、結電容小等諸多優(yōu)點,可以使應用電路實現(xiàn)大功率、高密度、小型化。在此背景下,本文研究并設計了一款基于SiC MOSFET的數(shù)字式全橋LLC諧振變換器,將具有更高耐壓的Si C MOSFET與全橋LLC諧振變換器有機結合,可大大提高LLC諧振變換器的輸入電壓。本文首先通過分析變換器的幾種拓撲結構,確定全橋LLC諧振變換器作為本文的研究對象。接著,采用基波近似分析法(FHA)對變換器進行穩(wěn)態(tài)建模,推導和分析了變換器的穩(wěn)態(tài)直流增益特性。根據(jù)諧振網(wǎng)絡阻抗特性和變換器工作原理,確定了LLC諧振變換器的最佳工作狀態(tài)并詳細分析該狀態(tài)下的工...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 高頻開關電源及其發(fā)展
    1.2 諧振變換器
        1.2.1 諧振變換器分類
        1.2.2 LLC諧振變換器
    1.3 SiC器件的特性與應用
        1.3.1 SiC器件的特性
        1.3.2 SiC器件在高壓大功率DC/DC電源中的應用
    1.4 本文研究的主要內容及章節(jié)安排
第二章 全橋LLC諧振變換器的原理與特性
    2.1 LLC變換器的拓撲結構選取
    2.2 全橋LLC諧振變換器的穩(wěn)態(tài)分析與工作原理
        2.2.1 基于基波分析法的等效電路模型
        2.2.2 等效電路直流電壓增益特性分析
        2.2.3 諧振網(wǎng)絡輸入阻抗與工作區(qū)域
        2.2.4 全橋LLC諧振變換器的工作過程
    2.3 全橋LLC諧振變換器參數(shù)設計
        2.3.1 開關管ZVS條件推導
        2.3.2 諧振參數(shù)設計步驟
    2.4 本章小結
第三章 全橋LLC諧振變換器的小信號建模與分析
    3.1 小信號分析概述
    3.2 LLC諧振變換器的小信號建模
        3.2.1 非線性狀態(tài)方程設立
        3.2.2 非線性環(huán)節(jié)的處理
        3.2.3 穩(wěn)態(tài)時大信號模型
        3.2.4 小信號狀態(tài)方程
    3.3 補償器設計
    3.4 本章小結
第四章 全橋LLC諧振變換器系統(tǒng)的硬件與軟件設計
    4.1 變換器參數(shù)計算
        4.1.1 主電路參數(shù)計算
        4.1.2 磁性元件電流推導
    4.2 主電路元件設計與選型
        4.2.1 變壓器設計
        4.2.2 諧振電感設計
        4.2.3 功率元器件選型
        4.2.4 輸出濾波電容容值
    4.3 SiC MOSFET驅動電路設計
        4.3.1 SiC MOSFET特性分析
        4.3.2 驅動電路設計
    4.4 全橋LLC諧振變換器軟件設計
        4.4.1 數(shù)字控制器UCD3138簡介
        4.4.2 PID補償器介紹
        4.4.3 系統(tǒng)整體控制
    4.5 本章小結
第五章 仿真與實驗
    5.1 仿真結果與分析
    5.2 實驗結果與分析
        5.2.1 SiC MOSFET驅動測試
        5.2.2 不同負載下的實驗波形
        5.2.3 變換器軟啟動測試
    5.3 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 全文工作總結
    6.2 今后工作的展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3758196