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LLC谐振变换器的研究

作　者: 赵磊
导　师: 郭育华
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: LLC谐振变换器 软开关 小信号模型
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 786次
引　用: 9次
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内容摘要


谐振变换器相对硬开关PWM变换器,具有开关频率高、关断损耗小、效率高、重量轻、体积小、EMI噪声小、开关应力小等优点。而LLC谐振变换器具有原边开关管易实现全负载范围内的ZVS,次级二极管易实现ZCS谐振电感和变压器易实现磁性元件的集成,以及输入电压范围宽等优点,因而得到了广泛的关注。本文对谐振变换器的基本分类和各种谐振变换器的优缺点进行了比较和总结,并与传统PWM变换器进行了对比,总结出LLC谐振变换器的主要优点。并以400W LLC谐振变换器为目标设计,LLC前级使用APFC电路,后一级是LLC谐振变换器。首先,基于FHA(基波分析法)的方法对LLC谐振变换器进了稳态电路的分析,并详细阐述了LLC谐振变换器在各个开关频率范围内的工作原理和工作特性。随后,文章详细比较了LLC谐振变换器与传统的谐振变换器和半桥PWM变换器不同之处。然后,文章分别采用分段线性法和扩展描述函数法建立了LLC谐振变换器的小信号模型。由于分段线性法建立的小信号模型仅考虑了LLC谐振变换器工作在满负载的情况下,为了建立更具一般性的模型,论文又采用了扩展描述函数法建模,用以指导控制环路的设计。接着,论文对整个系统进行了综合设计。文章给出了APFC部分的主电路和控制补偿回路的具体设计;同时,也做出了LLC谐振变换器主电路的具体设计,而LLC谐振变换器控制回路的设计,仍需要更深一步的研究,并需提出一种切实可行的设计方法。最后,采用Pspice软件建立了仿真模型。仿真结果得出LLC谐振变换器能在负载和输入电压变化范围都很大的情况下实现输出电压的稳定调节,并能实现场效应管和二极管的软开关,验证了理论分析的正确性;由于实验条件的限制,制作的实验电路板处于调试之中,希望进一步验证理论设计的正确性。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-15
  1.1 研究背景和意义  11-13
  1.2 谐振型开关变换器国内外研究现状  13-14
  1.3 研究内容  14-15
第2章 LLC谐振变换器  15-37
  2.1 稳态分析方法的选择  15-16
  2.2 用基频分量法对LLC谐振变换器建模  16-24
    2.2.1 LLC谐振变换器的拓扑结构  16-17
    2.2.2 开关网络的电路模型  17-20
    2.2.3 整流桥和滤波网络的模型  20-22
    2.2.4 交流谐振网络的模型  22-23
    2.2.5 统一的FHA模型  23-24
  2.3 LLC谐振变换器工作区域的划分  24-27
    2.3.1 谐振网络电压转换比  24-25
    2.3.2 谐振网络的输入阻抗  25-26
    2.3.3 工作区域的划分  26-27
  2.4 LLC谐振变换器的工作状态分析  27-32
    2.4.1 在区域2时的工作状态  27-29
    2.4.2 在区域1时的工作状态  29-31
    2.4.3 在谐振点f_r的工作状态  31-32
  2.5 LLC谐振变换器与其它变换器的比较  32-36
    2.5.1 谐振变换器之间的对比研究  33-35
    2.5.2 LLC谐振变换器与半桥PWM变换器的比较  35-36
  2.6 本章小结  36-37
第3章 LLC谐振变换器的小信号建模  37-52
  3.1 建模方法  37-38
  3.2 小信号模型的推导  38-50
    3.2.1 用分段线性状态空间模型  38-46
    3.2.2 扩展函数描述法的小信号模型  46-50
  3.3 本章小结  50-52
第4章 系统综合设计  52-68
  4.1 APFC的设计  52-65
    4.1.1 功率因数校正的基本概念  52-53
    4.1.2 有源功率因数校正的工作原理  53-55
    4.1.3 电压补偿回路和电流补偿回路  55-60
    4.1.4 参数设计  60-65
  4.2 LLC谐振变换器的设计  65-67
  4.3 本章小结  67-68
第5章 仿真验证和实验进展  68-75
  5.1 仿真验证  68-74
    5.1.1 谐振点处  68-72
    5.1.2 工作区域2  72-73
    5.1.3 工作区域1  73-74
  5.2 实验进展  74
  5.3 本章小结  74-75
结论  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-81
攻读学位论文期间发表论文  81-82
附录  82-84

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 整流器
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