高功率因数LLC谐振变换器的研究

摘要

随着科学技术的快速进步,模块化、高频化以及高可靠性的电力电子装置在工业及日常生活中得到广泛的应用。但是,大量电力电子装置广泛的接入电网,会引起电网谐波污染,影响电网的正常工作。因此,发展绿色的、高效的电力电子装置是社会发展的要求。本文以分布式电源系统的前端AC/DC变换器为研究对象,提出了一种两级电路结构的高功率因数LLC谐振变换器装置。前级电路结构为无桥Boost功率因数校正器,后级电路结构为半桥LLC谐振变换器,装置在提高功率因数与电路效率方面效果显著,因此备受关注。
　　本文首先介绍了无桥Boost功率因数校正器的工作原理,并采用平均电流模式作为无桥Boost功率因数校正器的控制方案,实现电压与电流的双闭环控制。本文通过小信号分析法建立了无桥Boost功率因数校正器的小信号模型,推导出系统总的开环传递函数,并利用无损吸收技术改善开关管的开关轨迹,降低开关管两端电压的变化速率。
　　其次,本文对半桥LLC谐振变换器的拓扑结构进行了分析,并通过基波分析法建立了LLC谐振变换器的等效电路模型。在一个谐振周期内,将半桥LLC谐振变换器划分为六个不同的工作模态,详细的阐述了每个模态的工作过程,并从实现宽范围电压增益与高效率的角度出发,优化了谐振槽的电路参数。然后,为了优化电路结构,减小变换器体积,文章讨论了LLC谐振变换器的磁集成技术,将谐振电感与励磁电感集成到同一磁性元件中。
　　最终,设计并制作了一台输出功率为480W的试验装置,并对试验装置进行了系统的调试,测量了装置关键点的实验波形。对测量得到的实验波形进行分析表明:实验样机具有高功率因数、高电路效率等特点。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 课题的国内外研究现状

1.3 课题的研究目标及内容结构

第二章 无桥Boost PFC技术的研究

2.1无桥Boost PFC电路的拓扑结构

2.2 基于平均电流模式的无桥Boost PFC技术

2.3 无桥Boost PFC电路的系统建模

2.4 无桥Boost PFC电路的软开关技术

2.5 本章小结

第三章 半桥LLC谐振变换器的研究

3.1 半桥LLC谐振变换器的拓扑结构

3.2 半桥LLC谐振变换器的等效电路模型

3.3 半桥LLC谐振电路的工作原理

3.4 变压器的磁集成技术

3.5 本章小结

第四章 系统的整体设计

4.1 无桥Boost PFC主电路设计

4.2无桥Boost PFC控制电路的设计

4.3 半桥LLC谐振电路的设计

4.5本章小结

第五章 实验结果与分析

5.1实验结果分析

5.2本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢