一种混合控制交错并联LLC谐振变换器的研究

摘要

LLC谐振变换器具有良好的软开关特性，能有效的解决高频变换器开关损耗大的问题，提高变换器的效率与功率密度，因而受到广泛的关注。为了增大功率等级，同时减小变换器的输出电流纹波，将交错并联技术与之结合，形成交错并联LLC谐振变换器。然而，交错并联LLC谐振变换器由于谐振参数存在误差，会出现电流不均衡的问题，这将降低变换器工作的可靠性。本文将以交错并联LLC谐振变换器为对象展开相关研究。 分析交错并联LLC谐振变换器的工作原理，通过建立该变换器与单相LLC谐振变换器的等效关系，对其进行数学建模，并分析其增益特性与软开关特性。考虑谐振参数误差，研究其不均衡机理，并得出不均流度与谐振参数误差的数学关系。针对变换器不均流的问题，提出一种变频+移相混合控制两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器。通过拓扑结构分析，将该变换器解耦为两个移相角均为90度的单相LLC谐振变换器，并对提出的两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器进行数学建模。分析与所提变换器拓扑结构相适应的混合控制策略，即在传统变频控制的基础上，引入移相控制，通过调节一个公共桥臂的移相角实现变换器均流，并与传统的混合控制策略进行对比，分析其均流控制策略的优势。随后，对变换器的主要工作特性进行研究。通过数学推导建立实现均流所需移相角与谐振参数误差的关系，理论论证所提控制方案的有效性。在此基础上，通过分析移相控制对软开关的影响，对变换器三个桥臂开关管和副边整流二极管的软开关特性分别作了进一步的研究。研究结果显示所提方案能实现良好的均流效果，且简化了均流控制策略；改善变换器的软开关特性，增大了变换器同时实现原副边软开关的工作频率范围。 最后，分别搭建了所提变换器的Saber电路仿真模型和1kW的实验样机，对本文所提方案的均流特性与软开关特性进行了验证。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2谐振变换器的研究现状

1.3交错并联LLC谐振变换器的研究现状

1.4本文主要研究内容

第2章 交错并联LLC谐振变换器原理及特性研究

2.1交错并联LLC谐振变换器原理分析

2.1.1单相LLC谐振变换器工作原理

2.1.2交错并联LLC谐振变换器工作原理

2.2交错并联LLC谐振变换器的稳态建模

2.3交错并联LLC谐振变换器特性研究

2.3.1 交错并联LLC谐振变换器软开关特性

2.3.2 交错并联LLC谐振变换器均流特性

2.4本章小结

第3章 两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器原理及混合控制策略研究

3.1两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器原理分析

3.1.1两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器拓扑结构

3.1.2两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器工作原理

3.2两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器稳态建模

3.3两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器混合控制策略

3.4本章小结

第4章 混合控制两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器特性研究

4.1两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器均流特性研究

4.2两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器软开关特性研究

4.2.1移相控制对单相LLC谐振变换器软开关特性的影响

4.2.2两相三桥臂交错并联LLC谐振变换器的软开关特性

4.3本章小结

第5章 仿真与实验

5.1 Saber仿真结果分析

5.2实验平台结果分析

5.3本章小结

第6章 总结和展望

6.1全文总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的研究成果