LLC谐振变换器控制性能分析及优化研究

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1、分类号学号M201071082学校代码10487密级硕士学位论文LLC谐振变换器控制性能分析及优化研究学位申请人：陈曦学科专业：电力电子与电力传动指导教师：段善旭教授答辩日期：2013年1月7日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringResearchontheanalysisofLLCresonantconvertercontrolcharacteristicsanditsimprove

2、mentCandidate:ChenXiMajor:PowerElectronicsandPowerDrivesSupervisor:Prof.DuanShanXuHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,HubeiP.R.China430074January,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的

3、个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师

4、签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文本文研究课题受到：国家重点基础研究发展计划（973计划）资助---------基于液流电池储能的多体系系统耦合及综合能量管理控制策略（项目批准号：2010CB227206）谨致谢意！1华中科技大学硕士学位论文摘要近年来，电动汽车产业的飞速发展使得动力电池充电装置成为研究热点，LLC谐振变换器具有功率密度大，效率高等优点，作为两级式AC-DC-DC充电系统的后级DC-DC变换器拓扑具有较大优势。良好的充电器输出特性有利于动力电池的健康状态(StateofHealth

5、,SOH)，对于提高电池循环寿命，降低充电损耗，提高效率起着重要作用。本文对LLC谐振变换器的输出特性改善做了以下研究：首先，本文应用等效电路法研究了频率的小信号扰动下的LLC谐振变换器中各个部分的小信号等效电路，得到了LLC谐振变换器的小信号模型；针对LLC谐振变换器小信号模型在不同工作点上差异较大的特点，采用不同的控制参数设计原则对两个典型工作点进行了小信号模型和控制器设计。然后本文针对单相两级式AC-DC-DC充电系统中的低频功率波动问题，提出了基于信号调制解调思想的低频纹波传递定量分析方法，定量分析了中间直流

6、母线低频纹波电压对LLC谐振变换器输出纹波电压的影响，计算得到了精确的输出低频纹波幅值表达式；采用PIR控制策略对输出电压纹波进行了抑制，相较于电容滤波方案，能够降低变换器的体积和成本，提高系统可靠性。本文最后研究了四种不同的LLC谐振变换器数字控制实现方案，结合LLC谐振变换器的增益频率特性，针对其中两种方案，即DSP和L6599作为压频转换和PFM生成执行单元的方案进行了调节精度的详细计算；对四种方案的调节精度，实现复杂程度，成本和扩展性进行了对比分析，为不同的应用场合需求提供了参考。关键词：LLC谐振变换器，小

7、信号建模，控制器设计，低频纹波抑制，数字实现I华中科技大学硕士学位论文AbstractRecently,therehasbeenagrowinginterestintheresearchofhigh-powerbatterywiththefastdevelopmentofElectricalVehicle(EV).LLCresonantconverterhashighefficiencyandhighpowerdensity,whichperformswellastherear-endDC-DCconverterin

8、two-stageAC-DC-DCchargesystem.Excellentperformanceofchargerwillbebeneficialforthebattery’sstateofhealth(SOH),playingansignificantroleinimprovingthechargingefficiencyandcycle