恒频移相LCC谐振变换器的设计

恒频移相LCC谐振变换器的设计

一、恒频移相LCC谐振变换器的设计(论文文献综述)

袁义生,易尘宇,赖立[1](2022)在《一种多模式复合调制的L-R型LCC谐振变换器》文中提出提出一种多模式复合调制的线性-谐振(L-R)型LCC谐振变换器。该变换器根据Boost调制的思路,结合传统LCC谐振变换器,实现了电感电流线性-谐振型变化的转换,具有全负载范围的软开关特性。在复合调制方式下,变换器能实现3种工作模式的互相转换以适应宽输出电压和负载变化范围的应用场合,解决了传统LCC谐振变换器在轻载条件下难以实现软开关的问题。与已有的Boost调制型谐振变换器相比,所提变换器通过后置并联谐振电容,在构成LCC谐振腔的同时,配合后级LC滤波结构,解决了Boost调制模式下谐振电流断续导致输出纹波大的问题。详细描述了各模式工作原理,推导了各变量的时域表达式,得到了比较精确的电压增益关系式。最后基于恒流-恒压充电模式设计了一台输入电压为110 V、输出电压为80~150 V、输出电流为0~3.33 A、最大输出功率为500 W的实验样机,给出了各参数以及模式转换的设计方法,实验结果证明了理论分析的正确性。

袁义生,易尘宇,彭能[2](2022)在《L-R复合调制T型半桥LCC谐振变换器》文中进行了进一步梳理针对宽输出电压范围应用场合下,传统LCC谐振变换器变频调制调频范围宽,而采用定频调制时有软开关范围窄、轻载环流大的问题,该文基于半桥LCC谐振变换器提出一种线性-谐振(L-R)复合调制的T型半桥LCC谐振变换器。所提变换器通过添加一组Boost桥臂,在传统谐振模态中加入Boost储能模态,使得谐振电流在一个周期内呈线性、谐振型两个状态的变化,提高了传统谐振模式下的电压增益,且具有全负载范围无环流、软开关的特点。所提变换器采用脉冲频率调制-脉冲宽度调制(PFM-PWM)复合调制方式,具有谐振-线性回馈(R-LF)、线性升压-谐振(LB-R)两种工作模式,在较小的频率范围内能够实现宽范围输出,在轻载下能够保持定频PWM,提高了轻载效率。该文详细介绍了变换器的工作原理,根据时域关系推导电压增益的表达式,最后基于恒流恒压(CC-CV)充电给出设计步骤,搭建一台实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

刘海风[3](2020)在《高频LCC谐振变换器的拓扑和控制特性研究》文中指出随着可再生能源在电力系统中的比例不断提高,例如风力发电、光伏发电等已成为未来能源的发展趋势。尽管电力系统的类型仍以交流系统为主,但目前已有交流向直流发展的趋势以及电网中电力电子装备的比例不断提高,提高能源利用率是当下急需解决的问题。光伏发电模块组件产生相对较低的直流电压,在给负载有效供电之前,需要使用直流变换器来提高和稳定组件的输出电压。由于光伏资源的间歇性,输出电压随天气条件而变化,理想的变换器应在不同条件下具有快速响应、稳定的输出。因此,控制和调整输出电压至关重要。随着功率需求的不断增加,变换器将保持非常高的输入电流。这种高电流会给现有拓扑带来许多设计挑战,例如元件电流应力和功率损耗大、复杂且昂贵的磁性元件设计、输入电流纹波大等。为了应对这些挑战,需要一种新型高频开关器件和高频磁性元件。碳化硅(SiC)功率器件具有比硅(Si)器件低得多的栅极电容,其导通电阻与硅器件类似,这使得它非常适合开关变换器中的高频操作,从而在功率密度、成本和系统体积上具有显着的优势。MnZn铁氧体磁芯具有许多优点:电阻率高、非常低的涡流损耗、工作频率范围宽,适用于频率范围从1kHz-1GHz的工作环境。本论文的研究目标是基于SiC的高频LCC谐振变换器的拓扑和控制特性研究,针对变频控制下的LCC谐振变换器存在的软开关易丢失、重载谐振电流大、谐振参数选取复杂和变压器制作困难等问题,提出一种带有宽输出范围的高频、高效LCC谐振变换器参数优化设计方法,采用改进基波分析法得到谐振参数与导通角、输入阻抗角和开关频率的关系曲线,以此选择谐振参数。在磁芯结构选型中,采用部分交错结构增加原边和副边的耦合,降低寄生电容和漏感,减小损耗。平面变压器的设计流程可用于指导实际不同规格的变压器设计。所提变换器具有输出电压宽、电压应力低和软开关的特性,适用于高频、宽输出及大功率场合。最后,在PSIM中进行了仿真,验证了电路的工作原理和理论分析。搭建了一台400V~800V输出、输出功率500W的样机,满负荷时最高效率可达96%,整体效率进一步提高。实验结果和理论分析有很好的一致性,验证了所提该谐振变换器理论分析和参数设计的正确性。

张彬,罗全明[4](2021)在《全桥LC-LC串并联谐振逆变器小信号建模及闭环设计》文中进行了进一步梳理主要研究恒频移相控制全桥LC-LC串并联谐振逆变器的动态性能,采用相量建模法PDM(phasor-domain modeling)对其小信号模型进行分析,通过将时域量变换到相量域,可以得到谐振逆变器的相量域大信号模型,再加入小信号扰动后即可得到相量域的小信号模型。在此基础上,对采用相量建模法建立的大信号及小信号模型,进行了环路补偿设计。最后,搭建了一台输出功率为200 W的实验样机,实验结果验证了理论分析设计的正确性。

林智文[5](2019)在《基于LCC谐振变换器的脉冲电源设计》文中进行了进一步梳理随着科学技术的发展,负载类型对电源的要求提高,高频、高功率密度的数字电源是发展趋势。LCC串并联谐振变换器是一种应用于高压直流电源的典型拓扑,通过利用分布电容实现全负载情况下的软开关,以提高变换器的工作效率。但其幅频特性受开关频率及负载大小影响,在宽范围输出下,调频范围宽,难以得到良好的动态响应,特别是在宽增益及负载变动较大的工况中,LCC谐振变换器动态响应较慢,稳态精度低甚至输出电压不稳定。针对上述问题,本文采用变频-移相混合调制实现宽范围的软开关输出,采用轨迹控制提高脉冲输出应用时的动态响应,主要工作如下:为了研究LCC谐振变换器的电路特性,采用扩展基波分析法对变频调制下的电流连续模式进行分析,建立了LCC谐振变换器的稳态等效电路,对电压增益特性、阻抗特性、谐振电流特性和宽泛围输出特性进行讨论。在稳态分析的基础上,分析传统变频调制和定频移相调制的不同工作区域和软开关特性,采用变频-移相混合调制以减小频率调节范围,得到了混合调制移相角和开关频率的约束律的设计方法,设计约束律并在plecs中进行了仿真验证,证明能够在较窄的开关频率范围内实现宽范围输出并保证软开关条件。针对脉冲输出负载突变的工况,由于谐振变换器系统非线性,传统线性补偿控制器难以适应宽范围输出和大幅值突变,采用轨迹控制以提高负载切换过程中的动态响应,在状态变量平面上进行时域建模,通过仿真对比验证建模的准确性,并进行谐振腔应力分析。在状态空间变量轨迹分析的基础上,绘制出状态变量轨迹,分析得到不同组态内和组态之间的时间最优暂态过程轨迹。设计并搭建实验平台,根据电源性能指标设计了电路参数和变压器,并对变压器的寄生参数对电路的影响进行了分析。设计软件控制方案,验证了混合调制和轨迹控制,通过对比实验验证了轨迹+PI混合控制具有更优的动态特性,实验结果基本达到了预期的设计指标。

牛影赞,张福生,罗帅,何伟[6](2019)在《基于相平面法的谐振变换器研究分析》文中研究表明利用一种较简单的相平面原理来分析谐振变换器。相轨迹图可以直观明了地分析出谐振变换器开通和关断时间,相平面原理适合分析较低阶的LC运行状态,根据系统的相轨迹,来确定开关开通和关断的时刻,实现谐振变换器软切换。

王栋,程杨,贾强[7](2019)在《LCC谐振变换器研究现状的综述》文中提出主要针对LCC谐振变换器进行研究,通过查阅大量文献,对LCC谐振变换器的研究现状、控制方式以及下一步研究方向进行详细分析,以期为LCC谐振变换器的相关研究提供借鉴。

王栋,贾强,亓迎川,贺根华[8](2018)在《一种基于LCC谐振变换器的参数优化设计》文中研究说明针对定频LCC谐振变换器存在滞后桥臂全开关条件容易丢失,重载时谐振电流较大,从而导致只有较窄的ZVS范围以及较大的导通损耗等问题,提出了一种基于LCC谐振变换器的参数优化设计方法,首先对变换器进行时域分析,然后基于基波分析法,使用功率分析与时域分析相结合的方法对LCC谐振变换器进行参数设计,该参数设计方法拓宽了变换器的ZVS导通范围,并有效地降低了谐振电流,减小了环流损耗,最后在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了仿真平台,仿真结果验证了理论的正确性。

王栋,亓迎川,贾强,贺根华[9](2018)在《一种改进的全桥移相LCC谐振变换器》文中认为针对全桥移相LCC谐振变换器存在轻载时滞后臂零电压开关(ZVS)难以实现,重载时谐振电流较大,从而导致ZVS范围较窄以及导通损耗较大等问题,提出了一种改进的全桥移相LCC谐振变换器电路.首先对该变换器进行了原理分析,推导出了其实现ZVS的条件,最后在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了仿真平台.仿真结果表明,该变换器实现了较宽的ZVS范围,有效地减小了导通损耗,从而验证了设计的可行性.

路峻豪[10](2017)在《LLC谐振变换器的控制与仿真》文中提出从目前来看,由于环境污染新能源的使用越来越广泛。光伏发电就是目前使用新能源的一种主要方式,而谐振功率变换器在光伏发电中起了重要作用,尤其是LLC谐振变换器。例如LLC谐振变换器可以应用于双阶段短时间光伏系统,将输入的不稳定的直流电压转换为稳定的直流电压。对于一般的功率变换器,为了提高能量传递效率增大开关操作频率,但增大开关操作频率时开关损耗也会增加,而在低频率下磁组件电容器成本又会很高,此外对于光伏电池板的寄生电容由于缺乏隔离可能导致泄漏电流,但LLC谐振变换器用于这类系统可以很好的克服这些问题。本文对LLC谐振变换器的建模,控制算法和仿真三个方面进行研究。对于一个典型的LLC变换器具有一个相对精确的非线性动力学模型是必要的,从而确定小信号模型还有传递函数。在建模过程中,首先由电路定律写基本微分方程;LLC谐振电路的电压电流是准正弦电流和电压波形,电磁感应电流和谐振池电容器的电压由正余弦基本部分组成,将这些交流量近似为其基波成分;通过谐波平衡分离正弦和余弦分量的系数得到的近似大信号模型;一个大信号模型谐波平衡可以用来获得稳定状态的工作点,通过设置平衡方程的导数项为零;谐波平衡方程的线性化将系统方程一阶近似,最后求出传递函数。设计合理的控制器使系统在输入电压、共振池参数、输出负载等扰动下调节共振池的增益,保证系统的输出电压始终追随参考电压。在LLC谐振变换器的控制研究部分,设计一个单环或双环反馈控制回路,根据参考电压以调节输出电压。本文所设计的LLC谐振变换器控制器的输出都是用于控制开关操作频率,因此这是一种通过改变开关操作频率来控制共振池增益的方法。在谐振变换器的控制方面分别设计了带有补偿器的双环控制器、模糊逻辑控制器和滑模控制器,并且针对每一个控制器搭建了仿真模型,比较不同控制器的控制效果。

二、恒频移相LCC谐振变换器的设计(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、恒频移相LCC谐振变换器的设计(论文提纲范文)

(2)L-R复合调制T型半桥LCC谐振变换器(论文提纲范文)

0 引言
1 拓扑结构及工作原理
    1.1 LB-R模式工作原理
    1.2 R-LF模式工作原理
2 工作特性分析
    2.1 R-LF模式电压增益
    2.2 LB-R模式电压增益
    2.3 两种模式电压增益曲线
    2.4 软开关分析
3 基于CC-CV充电的分段控制策略
4 设计步骤
    4.1 Q值与DL_max的选取
    4.2 谐振元件设计
    4.3 开关管应力分析
        4.3.1 开关管电压应力
        4.3.2 开关管电流应力
    4.4 主变压器及软开关设计
    4.5 滤波电感设计
5 拓扑比较
6 实验分析
7 结论

(3)高频LCC谐振变换器的拓扑和控制特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 能源发展趋势
        1.1.2 电力系统发展趋势:交流面向直流
        1.1.3 直流变换器的发展趋势
        1.1.4 宽禁带半导体技术的发展
    1.2 谐振变换器的分类及研究现状
        1.2.1 谐振变换器的分类
        1.2.2 谐振变换器的研究现状
    1.3 谐振变换器的应用场合
        1.3.1 电动汽车(车载充电器)及微电网技术
        1.3.2 高效高功率密度数据中心电源、UPS
        1.3.3 80 PLUS电源
    1.4 本文的研究意义及内容、组织
        1.4.1 论文的研究意义及内容
        1.4.2 本文的组织
2 LCC谐振变换器工作特性分析及优化设计
    2.1 拓扑选择及工作原理分析
        2.1.1 谐振变换器拓扑选择
        2.1.2 工作模态分析
    2.2 LCC谐振变换器数学模型分析
        2.2.1 LCC谐振变换器基波等效模型
        2.2.2 基波等效模型分析
    2.3 LCC谐振变换器的特性分析
        2.3.1 空载特性分析
        2.3.2 短路特性分析
    2.4 优化设计
        2.4.1 开关器件的选择
        2.4.2 磁性元件的优化选择
    2.5 本章小结
3 带有宽输出范围的高频LCC谐振变换器的控制策略及参数设计分析
    3.1 传统控制策略分析
        3.1.1 定频移相控制策略
        3.1.2 传统PFM控制策略
    3.2 PWM-PFM混合控制策略
    3.3 损耗分析
        3.3.1 SiC功率器件损耗分析模型
        3.3.2 整流二极管的功率损耗
        3.3.3 电容损耗
        3.3.4 磁芯损耗计算
    3.4 参数设计
        3.4.1 谐振参数设计
        3.4.2 磁性元件参数设计
    3.5 本章小结
4 带有宽输出范围的高频LCC谐振变换器的仿真及实验验证分析
    4.1 仿真设计
        4.1.1 仿真电路搭建
        4.1.2 仿真结果
    4.2 实验主要电路设计
        4.2.1 驱动电路设计
        4.2.2 谐振电路、整流电路和逆变电路
        4.2.3 采样电路设计
        4.2.4 保护电路
        4.2.5 辅助电源设计
        4.2.6 电路实物及其实验环境
    4.3 实验结果验证分析
        4.3.1 实验结果分析
        4.3.2 不同控制策略的效率对比
    4.4 章节小结
5 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果

(4)全桥LC-LC串并联谐振逆变器小信号建模及闭环设计(论文提纲范文)

1 工作原理
2 全桥LC-LC谐振逆变器相量域大信号模型
3 全桥LC-LC谐振逆变器相量域小信号模型
4 闭环分析与设计
    4.1 低通滤波器的设计
    4.2 系统补偿器的设计
5 仿真及实验验证
    5.1 仿真验证
    5.2 实验验证
6 结语

(5)基于LCC谐振变换器的脉冲电源设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 高压脉冲电源研究现状
        1.2.2 LCC建模及调制方法研究现状
        1.2.3 LCC控制方法研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 LCC谐振变换器工作原理及特性分析
    2.1 引言
    2.2 谐振变换器的模态分析
    2.3 谐振变换器的电路特性分析
        2.3.1 变换器电压增益特性分析
        2.3.2 谐振阻抗和谐振电流特性
        2.3.3 变换器输出功率特性
    2.4 性能分析
        2.4.1 软开关情况分析
        2.4.2 控制回路性能分析
    2.5 本章小结
第3章 LCC谐振变换器的混合调制
    3.1 引言
    3.2 调制模式分析
        3.2.1 变频调制模式分析
        3.2.2 移相调制模式分析
    3.3 混合调制分析
        3.2.1 临界稳压条件与临界软开关条件
        3.2.2 导通角约束关系设计
    3.4 仿真验证
    3.5 本章小结
第4章 LCC谐振变换器的时域分析和控制方法
    4.1 引言
    4.2 时域状态空间模型建立
        4.2.1 状态空间轨迹分析
        4.2.2 时域模型建立
        4.2.3 谐振腔应力分析
    4.3 LCC的轨迹控制实现
        4.3.1 轨迹控制原理
        4.3.2 暂态轨迹计算
    4.4 仿真验证
    4.5 本章小结
第5章 电路设计及实验验证
    5.1 引言
    5.2 电路硬件设计
        5.2.1 硬件电路参数计算
        5.2.2 变压器设计
        5.2.3 变压器分布参数分析
    5.3 数字控制系统设计
        5.3.1 混合调制下的轨迹控制策略
        5.3.2 主控程序流程设计
    5.4 实验结果与分析
        5.4.1 混合调制实验结果
        5.4.2 轨迹+PI 混合控制实验结果
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间的学术成果

(6)基于相平面法的谐振变换器研究分析(论文提纲范文)

1 相平面基本原理
2 基于相平面原理的谐振变换器软切换的研究
    2.1 不带开关管的串联谐振变换器的研究分析
    2.2 带有开关管的串联谐振变换器拓扑电路的相平面的研究分析
3 结论

(7)LCC谐振变换器研究现状的综述(论文提纲范文)

1 LCC谐振变换器
    1.1 LCC谐振变换器简介
    1.2 谐振变换器控制策略
2 LCC谐振变换器国内外研究现状
3 结论

(8)一种基于LCC谐振变换器的参数优化设计(论文提纲范文)

1 引言
2 定频移相LCC谐振变换器分析
    2.1 工作原理分析
    2.3 谐振变压器的ZVS条件
3 定频LCC的功率分析及参数设计
4 仿真与分析
5 结语

(9)一种改进的全桥移相LCC谐振变换器(论文提纲范文)

1 全桥移相LCC谐振变换器分析
    1.1 工作原理
    1.2 谐振电流及ZVS条件
2 改进的全桥移相LCC谐振变换器
    2.1 变换器电路及工作原理
    2.2 谐振电流及变换器稳态分析
3 仿真结果分析
4 结论

(10)LLC谐振变换器的控制与仿真(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外关于变换器的综述
    1.3 国内外关于LLC谐振变换器模型的研究综述
    1.4 国内外关于LLC谐振变换器控制的研究综述
    1.5 主要研究内容以及章节安排
第2章 LLC谐振变换器的电路分析
    2.1 引言
    2.2 LLC谐振变换器的整体结构
        2.2.1 LLC谐振变换器的等效结构
        2.2.2 LLC谐振变换器的操作模式
    2.3 LLC谐振变换器的共振池参数设计流程
    2.4 输入端和输出端的选择
    2.5 参数设计例子
        2.5.1 具体设计步骤
        2.5.2 仿真验证
    2.6 本章小结
第3章 LLC谐振变换器的建模
    3.1 引言
    3.2 基于拓展表述函数法的LLC谐振变换器的模型
        3.2.1 电路定律下的时变非线性模型
        3.2.2 非线性变量的近似化
        3.2.3 关于幅值的七阶系统方程
    3.3 线性状态空间方程
        3.3.1 确定静态工作点
        3.3.2 在稳定工作点对非线性方程组线性化
    3.4 本章小结
第4章 LLC谐振变换器的控制器设计
    4.1 引言
    4.2 LLC谐振变换器的双环PI控制
        4.2.1 内环补偿器设计
        4.2.2 外环PI控制器设计
        4.2.3 双环PI控制器的仿真
    4.3 针对共振池电路参数漂移的闭环控制
        4.3.1 保证共振池增益不变的闭环控制
        4.3.2 电感扰动下的仿真
    4.4 LLC谐振变换器的模糊逻辑控制
        4.4.1 模糊逻辑控制系统的概述
        4.4.2 模糊逻辑控制器的应用
        4.4.3 模糊逻辑控制器的仿真
    4.5 LLC谐振变换器的滑模控制
        4.5.1 滑模控制器的应用
        4.5.2 滑模控制器的仿真
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢

四、恒频移相LCC谐振变换器的设计(论文参考文献)

  • [1]一种多模式复合调制的L-R型LCC谐振变换器[J]. 袁义生,易尘宇,赖立. 电力自动化设备, 2022(02)
  • [2]L-R复合调制T型半桥LCC谐振变换器[J]. 袁义生,易尘宇,彭能. 电工技术学报, 2022(04)
  • [3]高频LCC谐振变换器的拓扑和控制特性研究[D]. 刘海风. 上海电力大学, 2020(02)
  • [4]全桥LC-LC串并联谐振逆变器小信号建模及闭环设计[J]. 张彬,罗全明. 电源学报, 2021(05)
  • [5]基于LCC谐振变换器的脉冲电源设计[D]. 林智文. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
  • [6]基于相平面法的谐振变换器研究分析[J]. 牛影赞,张福生,罗帅,何伟. 承德石油高等专科学校学报, 2019(01)
  • [7]LCC谐振变换器研究现状的综述[J]. 王栋,程杨,贾强. 通信电源技术, 2019(01)
  • [8]一种基于LCC谐振变换器的参数优化设计[J]. 王栋,贾强,亓迎川,贺根华. 集成电路应用, 2018(09)
  • [9]一种改进的全桥移相LCC谐振变换器[J]. 王栋,亓迎川,贾强,贺根华. 空军预警学院学报, 2018(03)
  • [10]LLC谐振变换器的控制与仿真[D]. 路峻豪. 哈尔滨工业大学, 2017(02)

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