基于PFM控制的高效GaN全桥LLC谐振变换器设计

GaN MOSFET作为宽禁带的第三代半导体不仅开关速度快而且导通电阻小,把其用于变换器具有一定的高效性,而LLC谐振变换器作为高效的DC-DC变换器一直被广泛关注。现将GaN MOSFET用作全桥LLC谐振变换器的原边开关管进一步提升变换器的效率,并且通过PFM(变频)控制将变换器的工作频率划分为3个区域,进而找到效率最高的频率点,使变换器以此频率高效运行,文中对全桥LLC谐振变换器进行了参数设计,并基于Plecs和Matlab软件联合仿真验证参数和方案的可行性,搭建硬件平台得到谐振电流、输出电压的实验波形与仿真波形进行对比。实验结果表明,将GaN器件引入全桥LLC谐振变换器后能提高系统的频率及功率密度且最高效率可达96%。

基于GaN全桥LLC谐振变换器交错并联系统的损耗分析

为提高全桥LLC谐振变换器交错并联(FBLLC-SP)系统的效率,且使其理论损耗与实际运行损耗更贴近,对比Cascode型GaN HEMT向系统引入单体增强型GaN HEMT,并将其寄生参数引入到损耗模型中,建立了一种适用于单移相(SPS)开环控制和三移相(TPS)双闭环控制的FBLLC-SP系统精准损耗模型;给出最佳死区时间计算方法,并分析了FBLLC-SP系统在单移相(SPS)开环控制下的理论损耗,提出了不同模态GaN HEMT的暂态损耗和各种通态损耗的精准计算方法;搭建了FBLLC-SP系统损耗模型仿真系统。实验结果表明:本文损耗模型的损耗值比系统实际运行损耗最多高约0.6%,说明本文建立的精细化损耗模型可用于分析系统的实际运行损耗。

全桥LLC谐振变换器软启动混合控制策略

针对全桥LLC谐振变换器在启动时会产生很大的谐振浪涌电流,探讨了一种在启动的不同阶段实现变占空比和变频的混合控制策略。在分析了谐振电流的启动工作过程和工作轨迹的基础上,介绍了全桥LLC谐振变换器数字软启动控制策略的具体实现方法。以32位DSP芯片为控制核心,搭建了一台400 W的实验样机。实验结果表明,该数字软启动混合控制策略能大幅减小全桥LLC变换器谐振电流浪涌,且性能优于移相软启动控制策略。

全桥LLC谐振变换器的混合式控制策略

基于全桥LLC谐振变换器提出了一种新颖的混合式控制策略。该控制策略结合了变频控制和定频控制的优点,电路简单,只需要一个控制芯片。在混合式控制策略下,全桥LLC谐振变换器能够工作在变频模式和移相模式,在全负载范围内实现开关管的ZVS而不需要辅助电路,整流二极管工作在ZCS状态因而其电压应力仅为输出电压,开关频率变化范围窄,因此适用于宽范围输入电压应用场合。本文对全桥LLC谐振变换器的工作原理以及工作特性进行详细分析,给出混合式控制策略的具体实现方案,并通过一台250～500V输入、3kW的原理样机验证了该混合式控制策略的可行性。

双向全桥LLC谐振变换器的理论分析与仿真

将LLC谐振网络引入到全桥双向DC-DC变换器中,提出一种新型双向全桥LLC谐振变换器。该变换器主要由传统全桥双向DC-DC电路和LLC谐振网络组成。该电路可以在全负载范围内实现功率开关管的零电压开通关断和整流环节的零电流开通关断。文中介绍和分析了变换器的拓扑结构与工作原理,并通过仿真验证了理论分析的正确性。

基于移相补偿的全桥LLC谐振变换器交错并联技术

LLC谐振变换器具有高频化、高效率和高功率密度的优点,近年来已被广泛应用。但由于电路本身的特点,输出电流纹波较大,需要多个输出滤波电容并联,这给系统的体积和应用场所带来了一定的限制。为解决这个问题,可采用交错并联技术,但是谐振元件参数存在的偏差,使得LLC谐振变换器并联时输出电流无法均分。为此提出一种适用于全桥LLC谐振变换器交错并联的均流控制方案,输出电压由脉冲频率调制(PFM)控制,因谐振元件参数偏差引起的负载不均流,由移相调制(PSM)补偿,并根据移相角的大小,动态调节两路LLC谐振变换器之间的交错角,进一步减小输出电流的纹波。在理论分析的基础上,设计并制作一台实验样机,实验结果验证了提出方法的可行性和有效性。

15kW全桥LLC谐振变换器的设计

全桥LLC谐振变换器以其效率高、全范围软开关、器件电应力小等优点,越来越多地应用于大功率场合。此处对全桥LLC拓扑进行了研究,得到了其增益特性与谐振元件的关系,并给出了一种LLC电路的设计方法。基于该方法设计了一款15 kW的LLC全桥谐振电源,通过试验验证了该设计的正确性。

全桥LLC谐振变换器的参数分析与研究

全桥LLC谐振变换器以软开关、高效率等特性,广泛应用在中大功率DC/DC变换器。文章详细分析了全桥LLC谐振变换器拓扑的工作原理,并运用基频分量法讨论了L、C等参数对谐振变换器的影响。结果分析表明,励磁电感Lm选取较大值时,变换器的传输损耗较小。

全桥LLC谐振变换器的研究

全桥LLC谐振变换器以软开关、高效率等特性,广泛应用在中大功率DC/DC变换器。详细分析了全桥LLC谐振变换器拓扑的工作原理,并运用基波分析法(FHA)对其建模,从频率特性,短路特性两个方面进行分析。最后,在Matlab/Simulink环境下建立LLC谐振变换器控制系统的仿真模型,结果验证了特性分析的正确性,并证明了该变换器具有很好的抗干扰性和动态特性。

并联全桥LLC谐振变换器直流母线电压控制方法

为了解决并联全桥LLC谐振型DC-DC变换器直流母线电压控制问题,提出了一种基于半桥/全桥结构切换的控制策略。在轻载的工况下通过改变开关管驱动信号,将全桥LLC转化为半桥LLC,解决了在光伏储能微电网中直流母线电压无法精确控制的问题。同时利用电压死区控制器和电流死区控制器,达到直流母线电压控制和两路并联均流的效果。为了验证方法的正确性和有效性,利用7 k W样机进行了实验验证。结果显示,该方法有效降低了电压纹波,缩短了负荷投切时的电压调节时间,并实现了两路并联均流。

高效全桥LLC谐振变换器混合控制研究

为了优化电荷控制下全桥LLC谐振变换器的效率,提出一种将电荷控制与间歇控制相结合的混合控制。首先,分析了电荷控制与间歇控制的控制原理,然后,根据间歇控制最大输出功率选取切换点,最后,设计了混合控制方法,使LLC谐振变换器能够在重载和轻载下分别工作在电荷控制和间歇控制。通过PSIM软件对混合控制方法进行了仿真验证,结果表明混合控制相比单一电荷控制总体效率提升了2.5%。

双向全桥LLC谐振变换器的数字控制设计与仿真

介绍了双向全桥LLC谐振变换器拓扑与其工作原理,利用基波近似法(Fundamental Harmonic Approximation,FHA)分析了LLC变换器拓扑谐振网络的等效电路模型,并得出全桥LLC谐振变换器的直流电压增益特性。提出了双向全桥LLC谐振变换器的电压环和电流环双环控制技术,LLC谐振网络电流经整流滤波采样后为内环电流环的反馈信号,以便于数字信号处理(Digital Signal Processor,DSP)控制。通过PSIM软件的仿真,仿真结果验证了其可行性和正确性。

一种提高双向全桥LLC谐振变换器反向电压增益的设计及实现

鉴于目前双向全桥LLC谐振变换器反向运行电压增益小于1,设计了一种新型控制策略,使其反向运行时电压增益不仅大于1,而且比原始控制策略下的电压增益更大,且效率更高。该设计在变频控制的基础上加入了移相控制策略,优化了原始控制策略,使用Matlab/Simulink搭建了变换器反向运行的仿真模型。经实验验证,新型控制策略可以进一步提高反向电压增益,证明了所提出策略的可行性。

面向新能源的数字型全桥LLC谐振变换器

为了适应新能源发展的需要,将数字型PWM控制方式应用于全桥LLC谐振变换器。该方式不仅可以解决传统变频控制磁性元件设计与优化难的问题,而且还满足了新能源对DC/DC变换器功能的要求。数字型全桥LLC谐振变换器具有功率密度大、效率高、功能种类多等特点,适用于新能源的发展需求。通过实验验证,该方案可行有效。

全桥LLC谐振变换器中变压器的设计

全桥LLC谐振变换器中高频变压器的设计对于提高变换器效率和功率密度至关重要。传统变压器设计方法主要依靠经验,设计相对保守,且当前的产品对于减小体积、降低成本的需求越来越突出。此外,与普通变压器不同,LLC中的变压器同时实现了一个变压器和一个电感的功能,这就需要设置合适的气隙以满足条件。针对以上问题,提出了一套完整的变压器设计方法,包括磁芯选取、线圈设计、气隙计算、高频损耗计算。制作了一台变压器,用于48 V输入、1 kW/400 V输出的全桥LLC谐振变换器,经实验验证了设计方法的合理性和有效性。

数字控制全桥LLC谐振变换器

目前,多电飞机技术(MEA)已日益成为飞机动力的主流方式。270V高压直流电源系统具有安全可靠、重量轻及节省电能等优点,成为现阶段飞机供电系统的发展方向。在航空中大功率直直变换的应用场合,全桥LLC谐振变换器是一种较理想的拓扑。传统模拟控制变换器控制方法单一、硬件电路复杂、极大地限制了电源效率的提高和电源成本的缩减,因此本文提出了一种数字控制方案,该方案有效地减小电源的体积,降低电源的成本,提高电源的效率。本文最后研制了一台输入为DC 270(1±10%)V,输出为DC 28V/500W的原理样机,实验结果验证了理论分析的正确性以及数字控制的可行性。

全桥LLC谐振变换器改进型混合控制方法

新能源发电系统受环境条件影响使输出电压存在一定的随机性,电压变化范围宽,为此需要配备输入电压变化范围宽的电源变换器,以稳定输出电压。为减小电压宽输入情况下全桥LLC谐振变换器开关频率的变化范围,提高变换器的工作效率,提出了一种将脉冲频率调制(PFM)与相移脉冲宽度调制(PS-PWM)相结合的改进型混合控制方法。通过PSIM仿真实验平台对改进型混合控制方法进行验证,改进型混合控制方法变换器与PFM控制方法变换器相比效率提高了1.2%,与原混合控制方法变换器相比效率曲线更加平缓。改进型混合控制方法能够有效提高新能源发电系统的效率。

全桥LLC谐振变换器的研究

为使直流电源控制系统实现转换效率高、输出范围宽,对全桥LLC谐振拓路结构进行研究。基于全桥LLC谐振电路建立合理的数学模型,此数学模型是一种高阶非线性系统,需要进行近似化处理得到可用的空间状态方程。根据空间状态方程和PI控制原理为直流电源系统设计双闭环控制器。最后在Simulink仿真平台上建立全桥LLC谐振变换器双闭环仿真模型,对仿真结果进行分析。

基于全桥LLC谐振变换器的光伏逆变器升压DC/DC变换器设计

为了提高光伏并网逆变器中DC/DC升压变换器的效率,并减小变换器的体积,提出了一种基于全桥LLC谐振变换器拓扑的DC/DC升压变换器设计方案,并完成了基于L6599谐振控制器的变换器的主电路和控制电路的设计。实验结果表明,该变换器实现了在全负载范围内主开关管的零电压开通,具有较高的效率,达到了设计要求。

全桥LLC谐振变换器研究

对于大功率的二次电源而言,全桥LLC谐振变换器因其具有低应力、高效率、低电磁辐射等优势特点,在目前已经成为研究领域的重点内容,但是,由于全桥LLC谐振变换器的工作特性和可靠性对负载条件以及工作频率所在的区间具有较高的敏感性,要是谐振腔参数设计不合理时,由于输入电压较低、负载由空载向满载切换过程出现容性开关的问题,甚至烧毁变换器。因此,为了有效的提高全桥LLC谐振变换器的可靠性,文章对其进行了分析研究。