半桥三电平LLC谐振变换器的调制方法

为了得到适合高输入电压、宽增益范围应用的优选拓扑,从混合调制方法的角度对4种常见的半桥三电平LLC拓扑进行分析和对比.混合调制策略可以在不改变谐振腔参数、不增加额外元器件的前提下,使LLC谐振变换器的增益范围加倍.使用穷举法分析各三电平结构所有可能的具有零电压开关特性的调制方法,按照调制自由度和直流增益的不同分为高增益频率调制、低增益频率调制和脉冲宽度调制3大类.对比从元件的数量与应力、自动均压能力和对调制方法的兼容性3个方面进行展开,结果表明,桥臂串联型全桥拓扑具有最优的综合性能.实验结果验证理论分析的正确性.

半桥三电平LLC谐振变换器的轻载控制策略

半桥三电平LLC谐振变换器(HBTL-LLC)具有开关管电压应力小、效率高等优点,通常将移相控制策略引入LLC控制以提高输出电压的调节范围,但随着负载变轻,该控制策略下的变换器输出电压增益曲线发生偏移。针对这个问题,在考虑变换器整流二极管寄生电容的情况下,详细分析了轻载增益不能有效调节的原因,并提出了半桥三电平LLC谐振变换器的一种轻载控制策略,能够在轻载工况下实现软开关以及输出电压低纹波。设计了一台7.5kW的样机,验证提出的轻载控制策略的可行性。

三电平LLC谐振变换器关断损耗的优化设计

开关管关断损耗是三电平LLC谐振变换器高频工况下的主要损耗,是一个与谐振电感Lr、谐振电容Cr、励磁电感Lm以及电压增益Gv密切关联的变量。首先用时域分析法,建立了开关管关断电流Ioff与电感比k、归一化频率fn和品质因数Q之间的解析函数;并结合开关管关断过程特点,建立了关断损耗Psw-off与[k,fn,Q]之间的解析函数。然后构建出[Ioff,k,fn,Q]和[Psw-off,k,fn,Q]2个四维图形,分析参数之间的规律。在此基础上,推导了在电压增益的需求和开关管零电压导通的实现2个约束条件下来优化Psw-off的[k,fn,Q]参数取值空间,进而采用粒子群优化算法求解关断损耗优化下的[k,fn,Q]值。最后设计了一个200 V输入、130 V输出、负载电阻48.4Ω、额定功率350 W的实验样机,并对比分析了所提方法与降低谐振电流有效值来减少导通损耗的传统优化方法分别在满载与半载条件下的关断损耗,证明了所提优化方法在降低开关管关断损耗、提高变换器效率方面效果明显。

基于移相控制的三电平LLC谐振变换器宽电压范围输出的分析与设计

LLC谐振变换器拓扑具有高效率和高功率密度的优势,广泛应用于DC-DC变换器场合。因为传统LLC谐振变换器难以适应宽电压范围输出,采用移相控制拓宽三电平LLC谐振变换器的系统增益范围,减小工作频率范围,提升轻载下的系统效率。移相模式下采用传统基波近似法分析时,系统增益曲线会与实际值偏差较大,分析其原因后,采用时域分析法建立了精确度更高的系统增益曲线,依据时域分析模型,提出了一种三电平LLC谐振变换器电感比(励磁电感与谐振电感的比值)的设计方法。实验结果表明:移相控制将增益范围从0.8~1.0提高到了0.5~1.0,并且采用所提电感比设计方法 ,软开关实现良好。

基于三电平LLC谐振型变换器在新能源汽车充电机的设计研究

车载充电机是新能源汽车动力单元的核心部位,又是与电网电压相接的设备,高效、高功率因数、小体积是其必须具备的功能,为了实现高效率和宽输出电压范围调节,DC/DC变换采用半桥三电平LLC谐振双向直流变换器拓扑电路,以提高充电机的效率和功率因数,通过描述其工作原理与特性设计元件参数与选型,并通过仿真验证高功率、宽电压范围输出的可行性。

适用于高压宽输入新型三电平LLC谐振变换器

在高压大功率轨道交通电源应用中,常使用三电平变换器,因其主开关管承受的电压应力仅有输出电压的一半。但是三电平输入电压高,伴随高开关损耗,导致效率低下,因此在使用三电平拓扑时需应用软开关技术以降低损耗。提出了一种适用于高压宽输入新型三电平LLC串联谐振变换器,该拓扑不仅能实现良好的软开关性能,而且能实现电流均衡。分析了该变换器的工作原理,通过仿真和实验对该拓扑的有效性进行了验证。

具有宽范围输出电压的三电平半桥LLC谐振变换器控制策略

由于三电平变换器的开关管电压应力仅为输入电压的一半,在大功率DC-DC电源、电动汽车充电等应用领域得到广泛的关注和研究。为了实现宽范围输出电压调节控制,克服三电平半桥LLC谐振变换器采用变频调制时电压调节范围小的缺点,将移相调制策略引入三电平半桥LLC谐振变换器控制,分析了其工作过程、电压调节范围及软开关条件,导出了实现软开关的工作状态分界点,由此提出一种三电平半桥LLC谐振变换器移相和变频相结合的混合式调制策略。该策略根据软开关工作状态,切换移相调制和变频调制,以实现全程软开关和宽范围输出电压控制。实验验证了理论分析结果的正确性以及所提调制策略的可行性和有效性。

基于三电平半桥LLC的充电模块研究与设计

提出了一种先并后串的三电平半桥LLC拓扑结构,此拓扑结构不仅可以在较窄的频率范围内实现超宽范围的电压输出,也可以使输出端整流二极管的电压应力降为输出电压的一半。为了在超宽电压范围内实现软开关,又提出了在变频的同时加入变占空比控制。变占空比不仅可以实现全输出电压范围和全负载范围的零电压开通(ZVS),也可以实现两路串联输出的均压控制。研制了一台15 k W的原理样机,验证了此方案的可行性。

大功率电动汽车充电电源并联均流技术的研究

针对电动汽车充电电源大功率的需求,采用了一种用控制器局域网(Controller Area Network,简称CAN)现场总线进行通信,实现全桥三电平LLC(Full bridge three-level LLC,FB TL-LLC)谐振变换器的数字并联均流的控制方案。文中分析了数字均流技术的原理,并利用TI公司生产的TMS320F28035内部的CAN控制器,构建了两台10 kWFB TLLLC谐振变换器的样机进行并机实验。实验结果与该方案的原理相符,验证了控制技术的正确性和可行性,并且电源系统的均流度满足充电电源均流度的要求,均流误差低于5%。