LLC变换器中谐振元件的设计

LLC谐振变换器具有开关管零电压开通,整流管零电流关断,适合于宽电压输入等优点,易实现高频化和高功率密度。这些良好性能的实现需要对谐振元件进行合理设计,但其设计过程复杂,是LLC谐振变换器设计的难点和重点。针对这种情况,结合工程软件MathCAD给出了LLC谐振变换器简洁、快速的谐振元件设计流程,并从工业应用角度给出集成了谐振电感的变压器设计等效模型。最后,设计了一台直流输入230～350V,直流输出7 V/30 A的LLC谐振变换器样机,验证了该设计流程的正确性和有效性。

LLC谐振变换器的谐振元件设计

在LLC谐振变换器中,其谐振元件的参数设计对变换器工作性能有着重要影响。为解决LLC谐振变换器存在的谐振网络电压增益非线性变化、轻载时开关频率过大等问题,文章结合变换器的特性分析给出了谐振元件参数设计的一系列约束条件,在此基础上,总结了变换器谐振网络的电感、电容的设计步骤,并给出了变压器参数的选取方法。对一台500 W的LLC变换器的试验结果表明:文中提出的设计方法是可行的,能够达到设计需求。

一种电场耦合式无线电能传输系统无源谐振元件电压优化方法

电场耦合式无线电能传输系统由于其耦合电容较小,工作频率偏高,在运行过程中无源谐振元件往往承受较大电压。特别是在系统最大功率点,较大的电压可能会击穿元件,导致系统失谐,甚至引起安全问题。针对这一问题,提出一种可优化系统无源谐振元件电压的方法。该方法基于CLLC-L拓扑结构,通过合理配置无源谐振元件参数,降低谐振元件所承受的最大电压。基于所提理论,设计传输距离为150mm、等效耦合电容仅为13pF的电场耦合式无线电能传输系统,在其传输为2.12kW功率时,直流到直流效率达89%。最优参数下无源谐振元件实验电压与计算电压基本吻合,且最大实验电压小于对比组最大实验电压。该实验结果表明,所提出的电压优化方法可有效限制无源谐振元件的最大电压,从而提高系统安全裕度。

ZVZCS-PWM全桥变换器中谐振元件参数的选择

通过分析形成零电压或零电流开关的条件 ,提出了谐振元件参数选择的计算公式和表格 ,并通过一台4 0kHz ,10kW的变换器进行了验证。

基于响应曲面法优化振荡天平谐振元件的结构

为提高振荡天平颗粒物测量装置的灵敏度,仿真分析同种材料下不同结构的谐振元件的频率,选取谐振元件高度、固定端内径短轴长度及自由振荡端内径为设计变量,以灵敏度为响应变量仿真计算三种变量的影响强度,研究灵敏度最大时的测量装置结构和在不同质量载荷下的灵敏。结果表明,谐振元件的灵敏度受高度影响最大,最优结构尺寸下的灵敏度相对于优化前结构的灵敏度提升了6.6倍,载荷质量在0.1~5.0 mg内,其灵敏度均在1.94 Hz/mg以上,保证了其测量装置的精度。

多元件功率谐振变换器的小信号模型

本文介绍了一种基于基频分量近似法的小信号建模方法,目的是解决谐振变换器的控制模型问题。文章以一种多元件级联式谐振变换器为例,运用该方法建立其小信号模型,并且在简化分析的基础上得出相应的等效电路和频率响应图。

UR90多元件激光谐振腔的数值矩阵方法研究

以复杂光学元件的复振幅调制函数为基础,建立了复杂腔形的有限元传输矩阵。采用多元件激光谐振腔的数值矩阵方法计算了UR90腔的各阶本征模式和损耗,与FFT方法计算结果比较,具有一致性。对数值矩阵计算方法进行分析,总结了计算结果收敛度与离散元之间的关系,分析了产生这种关系的机理。

陶瓷谐振元件的应急代换

在许多新型彩电的行、场电路中，都使用了500kHz陶瓷谐振元件作振荡器，而遥控器中则多使用455kHz陶瓷谐振元件作振荡器。一旦这些陶瓷（或石英晶体）谐振元件损坏，且手中无备用件更换时，可用频率较接近的普通晶体管收音机中的465kHz中频变压器与电容串联应急代替，如图1所示。现介绍电容量的计算方法。

基于五元件谐振网络的宽增益直流变换器

LLC三元件谐振变换器受自身结构限制,增益对负载变化敏感、调压范围与转换效率相互制约,且只能通过基波传输功率。对此,该文提出了一种基于LLC-LC五元件谐振网络的宽增益直流变换器,采用多模式倍压整流单元和脉宽调制方式,获得与负载解耦的宽增益;同时,通过五元件谐振网络传输3次谐波功率,提高了变换器的效率。最后,采用PLECS建立仿真模型并制作一台200 W实验样机,仿真和实验结果验证了所提直流变换器拓扑及其调制方法的有效性,归一化增益范围为1~4,转换效率达到92.5%。

多元件谐振功率变换器的分析

本文以级联式LC电压输出谐振功率变换器为分析对象,介绍了一种改进的基波分析法,该方法能相对准确地预测出谐振变换器的稳态运行特性,并能利用这些特性对所需要的谐振变换器进行研究和设计。

电力系统中压电网谐振关键元器件评估

模态分析法可以获得最丰富的谐振信息,现有灵敏度分析方法可以得到每种元器件对谐振影响程度的排序,但无法明确辨别谐振关键元件和谐振电路。首先,通过推导对各参与因子的物理意义进行了解释,归纳了现有的2种灵敏度分析方法;然后,考虑不同属性元器件取值范围的差异性及逆变器外特性的影响,提出了一种适用于配电网谐振关键元件和电路的识别方法;最后,通过算例分析和PSCAD仿真结果,验证了所得谐振关键元器件的准确性。该方法可以较为准确地识别出系统固有谐振的关键元器件,为研究谐波谐振问题及其抑制、事故调查分析等提供参考。

一种拓扑变换型多谐振软开关直流变换器

提出一种拓扑变换型多谐振软开关直流变换器,其谐振腔单元中采用了双变压器结构,利用两个辅助开关管控制辅助变压器的接入与断开,谐振腔的等效电路结构因此可以在两种不同的多谐振拓扑之间灵活转换,同时,变换器的逆变单元也包含全桥和半桥两种工作模式,使得所述变换器共有四种工作模式。多模式特征能够满足不同的工作要求,因此,通过合理的参数设计,拓扑变换型多谐振变换器(MRC)能够在狭窄的工作频率范围内实现直流电压增益的宽范围调节并保证高效率。为了验证该变换器的有效性和理论分析的可靠性,给出相应的实验结果:当直流输入电压在25～300V范围内变化时,变换器可以提供从0至最高8倍可调的电压增益,控制输出电压稳定在200V,变压器在宽增益范围内能够维持较高的变换效率,最高效率可达98.1%。

一种输出并联型CLTCL多谐振软开关直流变换器

提出一种输出并联型CLTCL多谐振软开关直流变换器拓扑,采用双变压器结构且高频变压器二次侧并联,谐振腔内包含多个电容、电感谐振元件。通过合理参数设计,变换器在额定工况下能够同时传递基波和3次谐波有功功率,提高谐振电流利用率,保证较高效率变换,在狭窄的频率范围内实现直流电压增益宽范围可调。功率开关管具有零电压开通(ZVS),二极管同时实现开通、关断过程的零电流软开关(ZCS)或近似零电流,开关损耗得到抑制。双高频变压器的漏感均被相应串联谐振电感吸收,参与谐振过程,寄生参数给电路带来的不利影响被成功削弱。本文基于一台500W的样机进行实验验证,结果表明变换器能够在较宽的负载范围内获得接近95%的较高效率,最高效率点为95.4%;在额定点附近20%的频率范围内实现电压增益从半额定值至额定值可调的有益效果。

基于半桥三电平变换器LLC谐振参数的分析设计

在LLC谐振电路中,为了计算谐振元件Lr、Lm、Cr的参数值,以应用在电动汽车充电桩上的半桥三电平LLC谐振电路为研究对象,分析该电路的工作机理,并采用每对开关管关断时间错开,一只先关断,另一只后关断的控制策略,从而实现电路工作在零电压关断工作状态,达到减少开关损耗和实现软开关的目的。基于基波分量简化建模法对该电路建立数学模型,经过理论推导,得出应用于半桥三电平电路中的LLC谐振元件Lr、Lm、Cr的参数设计方法。设计了一款输入电压为600～750 V,输出为750 V/20 A的样机,验证了上述理论分析的正确性和设计方法的合理性。

高功率LLC全桥变换器谐振网络分析与设计

软开关技术是LLC谐振变换器的一大特点,提高了变换器的效率和功率密度,大大降低了开关损耗,但全桥LLC变换器目前缺少一种实现软开关参数的定量分析计算方法和高效简洁的设计思路.本文在建立LLC全桥谐振变换器交流等效电路的基础上,分析开关频率为2个不同谐振频率时的谐振网络阻抗状态,然后遵循能量守恒对LLC的软开关实现进行公式推导,最后提出利用谐振参数关系式与仿真图形相结合的一种简洁的LLC变换器设计思路.搭建了1台全桥LLC谐振变换器样机,实验结果验证了设计方案的正确性.

一种磁耦合式谐振式无线电能传输系统的研究

在传统的无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)系统中,系统的发射线圈上的电流随负载变化会引起传输功率和效率的变化。针对该问题,我们采用集成式LCC补偿拓扑。采用二端口网络分析法对系统进行建模和分析,得出不同负载情况下,系统的输出电流和输入电压的增益、输入阻抗实部、系统效率的曲线。为了对系统参数的选择提供参考,我们通过分析负载和耦合系数对谐振元件的电压电流应力的影响,提出了谐振元件参数优化的方法。最后,搭建了集成式LCC补偿拓扑的WPT系统样机,实验结果证明了理论分析的正确性。

谐振式硅微机械加速度计研究进展

谐振式硅微机械加速度计作为一种新型的对加速度进行测量的传感器,是通过检测加速度施加前后谐振敏感元件谐振频率变化实现对加速度检测的。该传感器具有频率信号输出、稳定性好、灵敏度高、精度高等优点,己成为微传感器的重要发展方向之一。汇总了该传感器的国内外相关研究现状,并对加工工艺进行了总结,讨论了谐振式硅微加速度计设计中的关键技术因素,并给出了未来的发展方向。

分辨率高达0．0005℃的新型水晶谐振式温度传感器

探讨了采用厚度切变Ｃ模式的新型水晶温度传感器优化设计法。该传感器使用切型、平凸结构谐振器、５ＭＨｚ频率工作。实测数据表明，它具有超高灵敏度和良好的线性特性，其分辨率为０．０００５℃，线性度为０．０７℃。

LCC谐振变换器开关损耗特性的分析

LCC谐振变换器在具体应用的过程中,具有效率高、电磁干扰小、输出电压纹波小等特征,在服务器电源场合中的应用优势十分突出。文章主要对LCC谐振变换器开关损耗特性进行了分析和研究。

级联式谐振变换器的电路特性及其非连续导通模式的分析

本文介绍了一种多元件级联式谐振变换器,该变换器结合了串联谐振变换器和并联谐振变换器的特点,并且在运行性能上有所提高。文章利用经典交流分析法,推导了电压传输增益,同时分析了非连续导通模式下的各种开关状态,得出相应的等效电路,并且运用数值解法求得谐振电压电流的波形和临界负载电流。