变频微波炉电源用LLC谐振变换器开发

摘要

随着家用微波炉的普及和广泛使用，其效率、体积和智能化程度受到了越来越多的关注，传统的微波炉磁控管供电电源采用工频变压器先升压后半波倍压整流的工作方式，但是这样的供电方式存在效率低、体积大、重量重、功率不可调等缺点。随着电力电子技术的发展，能实现软开关的变频谐振变换器以其高效、节能等优点得到了极大的发展和越来越广泛的应用，将它应用在微波炉上就是变频微波炉，节能环保、效率高、输出功率连续可调，变频微波炉是今后微波炉发展的必然趋势。因此，本文对变频微波炉的供电电源作了相关研究，提出一种新的设计方案，并且首次对其偏磁状态也加以了研究。
　　本文在充分了解负载磁控管工作特性的基础上，详细分析了LLC谐振变换器的工作原理，并提出了一种变频微波炉磁控管电源的设计方案，主电路采用前后两级结构，前级电路采用有源功率因数校正电路，后级使用LLC谐振软开关变换器和倍压整流相结合的电路方式。这种软开关电源可以代替传统的线性电源，从而使得微波炉体积小、重量轻、效率高，并且可以实现变频微波炉输出功率的连续可调，大大提高了微波炉的智能化程度。
　　首先，对变频微波炉磁控管电源主电路进行了分析和参数设计，确定采用有源功率因数校正电路加 LLC谐振变换器作为电源主电路的设计方案，详细分析了 LLC谐振变换器的工作原理；基于基波分析法（FHA）对 LLC谐振变换器主电路进行了稳态建模，推导出了直流电压增益公式，对变换器的重要参数设计方法进行优化。
　　其次，结合本课题所要研究的具体要求，对变频微波炉用 LLC谐振软开关电源的主电路进行详细的计算，完成了主电路参数的设计，并且对各元器件进行了选型。
　　再次，给出 LLC谐振变换器的等效电路模型，运用扩展描述函数法对LLC谐振变换器进行小信号建模，得出了LLC谐振变换器的直流电压增益。
　　最后，研究了SABER仿真模型，仿真稳态结果与有关文献中的实验结果一致，并指出在开关管占空比不对称情况下，变压器铁芯依旧会发生偏磁的这一现象，为后续的完善提供新的角度。

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第1章 绪 论

1.1 课题的背景和意义

1.2 变频微波炉电源的研究现状

1.3 课题的主要研究对象

1.4 课题的研究内容及创新点

第2章 非对称半桥LLC谐振变换器的工作原理

2.1电源主电路的选择

2.2 LLC谐振变换器工作原理

2.3 LLC谐振变换器主电路模型分析

2.4本章小结

第3章 LLC谐振变换器的参数设计与优化

3.1核心参数优化设计

3.2电源主电路参数设计

3.3本章小结

第4章 LLC谐振变换器的小信号建模

4.1小信号建模的方法概述

4.2 LLC谐振变换器及其等效电路

4.3基于扩展描述函数法的小信号建模过程

4.4本章小结

第5章 LLC谐振变换器的仿真模型

5.1仿真验证

5.2变频控制的仿真

5.3偏磁状态研究

5.4本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢