复合式LLC谐振变换器中磁集成谐振电感的研究

摘要

复合式LLC谐振变换器拓扑结构有多个磁件,大大增加了变换器体积,降低了变换效率.针对以上问题,本文从变换器工作原理入手,设计合理的磁件结构,通过仿真分析与实验验证,得到新型磁件结构的优点,再将其运用到变换器中,达到提升功率密度,提高变换效率的目的. 本文针对近年来颇受研究者关注的复合式LLC谐振变换器的磁元件集成进行了研究. 首先,提出一种新的集成磁件结构(I王I型结构磁集成电感器),建立磁路模型,采用ANSYS电磁仿真软件进行理论分析,并将其与同体积的EI型结构集成电感器、EI型结构分立电感器进行对比,得到该集成结构的优点.再将三种电感器结构应用到实际电路中,通过实验证明I王I型结构与EI型结构相比,具有电感因数大、磁通密度分布均匀以及磁件损耗低等优势. 其次,通过Saber仿真软件详细的分析了双向LLC谐振变换器的主要工作波形及工作模态,结合磁集成理论,确定磁件的集成方式,给出集成磁件的电磁设计准则与设计方法.最终采用解耦集成的方式,将双向谐振电感集成到一起,给出了I王I型解耦集成电感器的设计方法. 最后,针对交错并联LLC谐振变换器两相谐振电感,先给出了谐振电感参数设计方法,并充分发挥两相谐振网孔电流有偏差,反向耦合磁集成方式相互抑制磁通变化的均流特性,两相交错180°驱动.设计出反向耦合的I王I型耦合电感器,给出耦合系数的选定方法,制作出耦合电感样机,并将应用到交错并联LLC谐振变换器中,实现两相谐振电感集成.

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