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基于非对称电压控制LLC谐振负载感应加热电源的研究

作　者: 李淑红
导　师: 周跃庆
学　校: 天津大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 感应加热 LLC电源 非对称电压控制 功率损耗 锁相环
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 3次
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内容摘要


感应加热电源广泛被人类所用，造福人们多年。与经典的带串、并联LC负载的电源相比，带LLC负载构型的感应加热电源在体积、复杂度和成本方面更胜一筹。从而，感应加热LLC谐振负载电源已经成为业界非常感兴趣的研究课题。目前，业界已经针对LLC电源使用了很多调功方法，但至今还没有得到非常满意调功方案。由于，非对称电压控制的调功方案尚未应用到感应加热LLC电源，本文将尝试采用非对称电压控制方法调节LLC电源的输出功率。首先，为LLC电源选取逆变器形式。逆变器主要包括电压型槽路和电流型槽路，比较而言，电压型槽路不仅成本较低，而且是一种允许灵活布局负载的拓扑结构；可以自激启动，启动耗时较少；而电流型槽路需附加启动电路，导致启动耗时较长，且失败几率较大。故本课题选用电压型逆变槽路。在第三章，本文将零电压软开关技术融入非对称电源控制方法中。本文着力分析非对称控制下的LLC电源的工作模态和系统波形，并推出电源的输出功率、输出电压、输出电流表达式，并用Pispice仿真图验证了理论分析的正确性。尽管本文实现了零电压软开关， LLC电源仍然存在开关损耗。本文的第四章计算出一个周期内LLC电源中开关的导通损耗和关断损耗。最后，为逆变器设计两种锁相环方案，第一种是经典的全数字锁相环，第二种锁相环是建立在经典全数字锁相环基础上的新型锁相环方案。第二种锁相环方案同时采用了鉴频鉴相器和90度相位延迟电路，具有更精准的频率跟踪性能。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-10
  1.1 感应加热相关  7-8
    1.1.1 感应加热原理  7
    1.1.2 感应加热电源的历史  7-8
  1.2 本课题蕴含的积极意义及主要内容  8-10
    1.2.1 选题蕴含的积极意义  8-9
    1.2.2 本课题做的主要工作  9-10
第二章 设计感应加热电源的拓扑结构  10-17
  2.1 分析 LLC 负载构型的特性  10-14
    2.1.1 LLC 负载构型  10-12
    2.1.2 分析 LLC 负载的电流增益  12-13
    2.1.3 分析 LLC 负载的电压增益  13-14
  2.2 按输入侧电源性质区分逆变器  14-15
  2.3 设计感应加热 LLC 谐振电源  15-16
  2.4 本章小结  16-17
第三章 带有谐振 LLC 负载逆变槽路的非对称控制调功  17-40
  3.1 LLC 逆变器调功方式介绍  17-23
    3.1.1 用于 LLC 电源的改进 PDM 调功方案的运作原理  17-19
    3.1.2 用于 LLC 电源的移相调功方案的运作原理  19-21
    3.1.3 用于 LLC 电源的 PFM 调功方案的运作原理  21-23
  3.2 非对称电压取消调控改进 LLC 逆变槽的输出功率  23-35
    3.2.1 非对称电压控制的运作原理  24-27
    3.2.2 采用非对称电压取消调控时 LLC 逆变槽路的运作模式  27-33
    3.2.3 分析非对称控制下逆变电路的输出功率  33-35
  3.3 仿真  35-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章 非对称电压控制对应的开关损耗分析  40-52
  4.1 解析增强型 MOSFET  40-42
    4.1.1 增强型 MOSFET 的运作原理  40
    4.1.2 MOSFET 电参数  40-41
    4.1.3 技术参数  41-42
    4.1.4 选择开关部件的重要理论数据  42
  4.2 零电压软开关技术  42-44
    4.2.1 软开关  42-43
    4.2.2 逆变电路角频率的选择与 ZVS 的关系  43-44
  4.3 死区时间  44-45
  4.4 关断损耗  45-48
    4.4.1 关断损耗计算公式  45-47
    4.4.2 讨论安全工作区 SOA 和缓冲电容  47-48
  4.5 导通损耗  48-51
    4.5.1 场效应管的导通损耗  48-50
    4.5.2 二极管的导通损耗  50-51
  4.6 本章小结  51-52
第五章 为 LLC 电源设计锁相环  52-68
  5.1 锁相环  52-54
    5.1.1 设计锁相环的必要性  52
    5.1.2 锁相环的实现方式  52-53
    5.1.3 选择频率跟踪电路的控制信号  53-54
  5.2 采用异或门鉴相器的锁相环方案  54-61
    5.2.1 分析锁相环各个组成部分的运作原理  54-57
    5.2.2 锁相环各个模块的 MAX+plus 仿真  57-61
  5.3 一种新颖锁相环设计方案的提出  61-67
    5.3.1 PFD 鉴频鉴相器  61-64
    5.3.2 90 度相位延迟电路  64-65
    5.3.3 采用 PFD 的锁相环整体框架  65-67
  5.4 本章小结  67-68
第六章 总结与展望  68-69
参考文献  69-72
发表论文和参加科研情况说明  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 电源
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