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1、一种LCC谐振变换器参数的设计和分析第45卷第5期2011年5月电力电子技术PowerElectronicsVo1.45.No.5May2011一种LCC谐振变换器参数的设计和分析纪峰,王忠东,徐晴(江苏省电力试验研究院有限公司,江苏南京211100)摘要:介绍了一种LLC谐振变换器参数的设计方法.基于高效率,高功率密度的要求.通过研究各参数对电路运行和性能所造成的影响,设计最优化的参数以满足变换器的设计要求.根据计算结果制作出实际样机并给出实验结果,该实验数据证实了理论分析的正确性.关键词:谐振变换器;参数优化;高功率密度中
2、图分类号:TM46文献标识码:A文章编号:1000—100X(2011)05—0093—02TheDesignandAnalysisofParametersinLLCResonantConverterJIFeng,WANGZhong—dong,XUQing(JiangsuElectricPowerResearchInstituteLimitedCorporation,Nanjing211100,China)Abstract:ThemethodofparametersinLLCresonantconverterisintrodu
3、ced.Inordertosatisfythedemandofhighefficiencyandhighpowerdensity,amethodofparametersoptimizationinLLCresonantconverteriselaboratedonthebaseoftakinganinvestigationoftheeffectonoperationorperformance.Theexperimentalresultshaveverifytheva-lidityoftheproposeddesignandop
4、timizationmethod.Keywords:resonantconverter;parametersoptimization;highpowerdensity1引言2电路概述随着开关电源的发展,软开关技术得到了广泛发展.作为谐振型软开关拓扑的一个代表,LLC谐振变换器以其功率密度高,开关损耗小等优点.成为近年的研究热点.如何最优设计LLC谐振变换器的参数.使其在软开关条件下满足输入输出变化的要求显得尤为重要.目前,对于LLC谐振变换器的设计.大都采用试错法,其过程较为复杂.文献[1]在时域内推导了参数选择公式,加入了限
5、制条件.利用图解法指明参数优化方向.结合调试获得设计参数.但针对不同要求设置的限制条件不尽相同.文献【2】在频域内分析了LLC谐振半桥变换器的一些特性.推导出一些有价值的参考公式.确定了参数的大致范围,对该类变换器的调试工作有很大指导意义.但未给出特性参数明确的求解公式.文献【3】提出了LLC变换器的部分设计方法.但未给出推导过程和优化方法.在此针对现有设计方法谐振参数选择困难,设计调试复杂,耗时的缺点,结合上述研究成果,总结出一套完整的参数设计方法,给出主要参数的详细求解公式.并通过实验进行了验证.定稿日期:2010—1l一
6、17作者简介:纪峰(1981一),男,江苏淮安人,硕士,研究方向为电力电子技术.图l为半桥结构的LLC谐振变换器主电路拓扑.主开关VS和VS:构成一个半桥结构,其驱动信号均是固定理论占空比为0.5的互补信号.串联谐振电感.,串联谐振电容和并联谐振电感构成LLC谐振网络.,nl+r宁CoI图1LLC谐振变换器的主电路该谐振网络连接在半桥的中点和地之间.故C也起隔直的作用.在变压器次级,VD.和VD组成中间抽头的整流电路.整流二极管直接连接到输出电容上.当并联电感上的i大于谐振槽路上的电流时,>0,初级向次级输送能量,同时￡
7、.两端电压被次级电压箝位,参与谐振的只有￡和,此时的谐振频率称为串联谐振频率;当i在箝位电压的作用下线性上升到与i相同时,i.减小到零,初级不再向次级传输能量,此时.,,一起参与谐振,其谐振频率称为串并93第45卷第5期2011年5月电力电子技术PowetElectronicsVo1.45.No.5Mav2011联谐振频率.当开关管的工作频率小于时,变换器工作在容性状态;当开关频率处于和之间时.变换器工作在感性且次级整流二极管处于零电流关断状态;当开关频率大于时,零电流关断条件不再存在,LLC等同于一般串联谐振电路.3LLC变
8、换器的建模和参数设计VS.和VS:互补导通,在ua上形成一方波电压.因为输出恒定,所以通过全波整流电路和中问抽头变压器等效到变压器初级同样形成一个方波电压.图2为LLC谐振变换器的交流等效电路,为电压型负载全波整流电路的交流等效负载,RAc=8n2RL/’tr,为变压器匝比.
