寬范圍輸入高效LLC諧振變換器的研究.pdf

1、隨著能源危機、環(huán)境污染問題的日益嚴重，充分利用可再生能源得到了人們的廣泛關(guān)注。而可再生能源發(fā)電單元普遍存在輸出電壓范圍較寬的特點，因此寬范圍輸入變換器被大量應(yīng)用在可再生能源發(fā)電單元的后級。目前所采用的級聯(lián)、串并聯(lián)以及多模式類等結(jié)構(gòu)的電路拓撲都較為復(fù)雜，且無法兼顧變換器的高效率和寬范圍輸入。論文針對此問題，以變換器對寬范圍輸入的適應(yīng)性、高效性和高穩(wěn)定性為目標(biāo)，運用LLC電路的效率優(yōu)勢，采用將VFM（Variable Frequency M

2、ultiplier）技術(shù)與Burst控制模式相結(jié)合的方法，研制了一種能夠滿足寬范圍輸入，且任何負載下都可實現(xiàn)高效化的LLC諧振變換器。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴變換器的工作原理分析及實現(xiàn)寬范圍輸入的研究。針對LLC諧振變換器不能夠滿足寬范圍輸入，分析和研究了其拓撲結(jié)構(gòu)，采用VFM技術(shù)，縮小了諧振回路的輸入電壓范圍，使變換器能夠?qū)崿F(xiàn)寬范圍輸入，且在帶有20％以上負載時效率較高；詳細分析了變換器的工作原理，闡述了其增益特性、輸入阻抗

3、特性、ZVS條件及輸入電容的電壓平衡特性等。⑵變換器的主電路設(shè)計。通過分析電路的設(shè)計指標(biāo)及結(jié)構(gòu)，首先詳細設(shè)計了變換器的主電路參數(shù)；其次對變換器所用到的元器件進行了設(shè)計與選擇，主要包括功率開關(guān)管的選取，諧振電容、諧振電感以及勵磁電感的設(shè)計與選擇，變壓器的設(shè)計，輸出整流二極管、輸出濾波電容等的選擇。⑶變換器的控制系統(tǒng)設(shè)計。采用擴展描述函數(shù)法建立了變換器的小信號模型，推導(dǎo)了其傳遞函數(shù)，并根據(jù)不同的工作模態(tài)設(shè)計了對應(yīng)的控制器，使系統(tǒng)能夠滿足動態(tài)

4、響應(yīng)要求。針對變換器輕載效率低的問題，采用了Burs t控制模式，并進行了詳細設(shè)計，使變換器工作在輕載時也能夠達到較高的效率。⑷基于DSP的控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計。采用數(shù)字控制方式，對控制系統(tǒng)的硬件電路進行了設(shè)計，主要包括：驅(qū)動電路、輸出電壓采樣電路、輸出電流保護電路、數(shù)字采樣器等的設(shè)計。同時對變換器的主程序和子程序進行了設(shè)計，并根據(jù)離散化方法，完成了數(shù)字PI控制器的詳細設(shè)計，實現(xiàn)了對變換器的數(shù)字控制。⑸電路仿真及驗證。運用PSIM仿真軟件