LLC谐振半桥AC/DC变换器的研究

摘要

近年来,电力电子技术取得迅速发展,高功率因数、高效率、小体积,成为对开关电源迫切的要求。随着开关电源的使用范围越来越广,研究如何获得优秀的AC/DC变换技术成为一个新的热点。在使用高开关频率的同时,减小损耗,减少对电网的污染,是衡量变换器好坏的重要因素。优秀的AC/DC变换技术的大量使用无疑会对全球能源短缺问题有所缓解,这使得研究该技术意义非凡。
　　为了做到效率与功率因数兼顾,本文采用两级AC/DC变换方案。分别对PFC级和DC/DC级的相关内容进行研究与分析。
　　首先,对采用无源功率因数校正的方案和有源功率因数校正的方案做比较,确定有源功率因数校正的优越性。对单级式PFC电路和两级式PFC电路进行比较,确定各自特点和应用环境。对两级式PFC电路的控制方法进行对比与研究,确定前级PFC电路的控制策略。分析主电路拓扑的工作原理以及功率因数校正的基本原理。对主电路参数进行详细的设计与优化,预估PFC级的损耗。仿真设计PFC电感,验证电感设计的正确性。同时,利用仿真软件对PFC电路进行仿真。
　　其次,比较各种中、大功率段常用变换器的优缺点,得出LLC谐振变换器的独特优势。使用LLC谐振变换器作为DC/DC级的变换器。分析开关频率与谐振频率不同关系时的工作原理。基于基波等效原理,分析LLC谐振变换器。通过分析k值和Q值对电压增益特性和输入阻抗特性的影响,确定理想的k值与Q值,计算出不同工作区间的边界条件,确定原边开关管实现ZVS开通的条件。对变换器的谐振参数进行设计,设计具有磁集成结构的变压器,减小变换器体积。利用仿真软件设计变压器,验证变压器参数。运用仿真软件对LLC谐振半桥变换器进行仿真。
　　最后,基于理论研究与仿真验证的基础上,搭建实验样机,分别对PFC级和DC/DC级进行实验,测试样机性能,分析实验结果。

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表清单

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义(Background and Significance of the Subject)

1.2功率因数校正技术(Technology of Power Factor Correction)

1.3 DC/DC变换技术(Technology of DC/DC Converter)

1.4 本课题研究内容和意义(Research Contents of Thesis)

2电路的工作原理与分析

2.1 升压式有源功率因数校正电路原理与分析(Principle and Analysis of Boost Active Power Factor Correction Circuit)

2.2 LLC谐振半桥变换器的原理与分析(Principle and Analysis of LLC Resonant Half-bridge Converter)

2.3 本章小结(Conclusion)

3 PFC电路设计

3.1 主电路参数设计(Design of Main Circuit)

3.2 控制电路参数设计(Design of Control Circuit)

3.3 本章小结(Conclusion)

4 LLC谐振半桥变换器设计

4.1 主电路参数设计(Design of Main Circuit)

4.2 控制电路参数设计(Design of Control Circuit)

4.3 本章小结(Conclusion)

5 仿真及实验分析

5.1 PFC电路仿真与分析(Analysis of Simulation with PFC Circuit) 5.1.1 PFC电感仿真与分析

5.2 LLC谐振半桥变换器仿真与分析(Analysis of Simulation with LLC Half-bridge Resonant Converter)

5.3 PFC电路实验结果与分析(Analysis of Experiment with PFC Circuit)

5.4 LLC谐振半桥变换器实验结果与分析(Analysis of Experiment with LLC Half-bridge Resonant Converter)

5.5 整机性能分析(Analysis of Converter Performance)

5.6 本章小结(Conclusion)

6 总结与展望

参考文献

附录A

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