基于双向半桥LLC谐振变换器的退役电池组均衡方法

退役电池在储能应用过程中,由于其较大的不一致性问题会导致退役电池组出现过充或过放现象,从而限制电池组整体的容量甚至引起热失控,造成安全隐患。针对以上问题,设计一种基于双向半桥LLC谐振变换器的有源均衡电路。该均衡电路通过开关阵列与隔离型双向半桥LLC谐振变换器的相互配合,能够实现单体电池与电池组整体之间的能量传递,使退役电池组中各单体电池达到能量平衡。另外,为进一步提高均衡器的均衡速度及精度,提出一种联合电压与荷电状态(SOC)共同作为均衡变量的多状态均衡控制策略。依据电池组当前不同的能量状态,在电池组静置、充电及放电3种不同状态下,分别采用不同的均衡变量以及对应的均衡策略,从而实现电池组的快速均衡。最后,通过搭建小型的均衡实验样机对6节串联电池进行均衡实验,实验结果表明,所提均衡方法具有较快的均衡速度及较好的均衡效果。

具有混合控制策略的宽输出双全桥LLC谐振变换器

针对宽输出电压范围应用中传统频率控制的LLC型谐振变换器存在开关频率调节范围宽、循环电流大及难实现高效运行等问题,提出1种具有定频移相-定频PWM混合控制策略的双全桥LLC型谐振变换器,以适用于较宽输出电压范围。其由2个全桥LLC型谐振变换器共用1个桥臂组合而成,输出电压通过定频移相-定频PWM混合控制进行调节,使该谐振变换器实现4倍电压增益范围以获得较宽输出电压,同时解决传统频率控制中循环电流过大及在移相控制移相角小时的软开关不能实现问题,提升系统效率。该转换器开关频率工作在谐振频率点,电压增益与负载无关且有助于磁性元件设计,在全负载范围内实现软开关。最后给出详细的电路工作原理分析并通过仿真进行验证,搭建实验平台验证了所提变换器的可行性和有效性。

基于双向半桥CLLLC谐振变换器的锂电池均衡电路

锂电池因其能量密度高、自放电率低等优点被广泛应用于新能源领域。由于每个电池单体容量不尽相同,在使用时往往伴随着电池过充、过放等问题,电池使用寿命将受到极大影响,严重时甚至会出现自燃、爆炸等安全问题。该文提出基于双向半桥CLLLC谐振变换器的锂电池均衡电路,通过其在不同工作状态下的四种工作路径,可实现任意电池单体间的容量均衡。搭建一套6个电池单体的均衡电路,根据实验结果验证了所提基于双向半桥CLLLC谐振变换器的锂电池均衡电路具有均衡路径灵活、均衡速度快、均衡效率高和绕组数量减半等优点。

双向LLC谐振变换器的数字混合软启动策略

针对双向LLC谐振变换器高压侧启动时产生的巨大浪涌电流可能造成的器件损坏的问题,阐述了启动频率大于谐振频率的必要性和启动频率下的工作模态,并分析了相应的启动初始时刻的状态平面轨迹。据此提出了一种优化谐振变换器启动初始时刻的平面轨迹和指数降频的分阶段数字混合软启动策略,搭建了一台以SPC1168为数字控制芯片的1 440 W样机进行实验,验证了所提出的数字软启动策略的有效性,相较于传统降频启动抑制启动电流的效果提高了25.6%。

一种半桥LLC高压电源设计与实现

设计一种基于半桥LLC谐振变换器的高压电源,其基本结构包括逆变电路、谐振电路、倍压整流电路和反馈控制电路,可用于微波功率模块集成电源。为实现高压电源的高效率,详细分析了半桥LLC谐振电路中场效应管零电压开启的实现条件,并给出了实现该条件所需电路关键参数的计算方法。通过计算机仿真辅助优化电路参数,降低了场效应管和变压器的损耗。最后,研制了一台高压电源原理样机,其输出电压为-3000 V,满载输出功率为300 W,在245~300 V输入电压范围内效率大于96%,峰值效率为97.5%。

全桥LLC谐振变换器的积分滑模-PI混合控制

全桥LLC谐振变换器的PI控制存在响应慢和鲁棒性差的问题,滑模控制存在高频抖振问题。针对这些问题,提出了基于模糊规则切换的积分滑模-PI混合控制方法。首先,通过扩展函数描述法建立全桥LLC谐振变换器的大信号模型,利用输入输出反馈线性化设计滑模面;然后,利用扫频法验证PI控制设计的合理性;最后,经多次实验,确定模糊控制的最佳输入和输出隶属度函数,实现在瞬态时由滑模控制起主导作用,在稳态时仅使用PI控制的混合控制方法。在MATLAB/Simulink中进行仿真分析,仿真结果表明,所提控制方法不仅具有滑模控制的瞬态响应快、鲁棒性强的优点,还消除了高频抖振,具有良好的控制效果。

双向CLLLC谐振型直流变压器的分析与设计

提出一种双向全桥CLLLC谐振型直流变换器，在保持LLC谐振变换器高效率和高功率密度等优点的同时，具备双向传输能量的能力。所提的变换器无论正向还是反向工作，不需任何缓冲电路即可实现软开关。在采用基波分析法对所提CLLLC谐振变换器电压增益特性、软开关实现条件和变换效率进行分析的基础上，针对其在直流变压器中的应用提出相应的参数优化设计方法。搭建一台1 kW、400~48 V的实验样机，实验结果证实了所提结构和设计方法的可行性和有效性。该CLLLC谐振变换器样机在双向工作模式时的最大效率可达95%。

MOSFET输出电容对CLLLC谐振变换器特性影响分析

在详细分析MOSFET输出电容对CLLLC谐振变换器运行原理和工作特性影响的基础上,针对MOSFET输出电容在续流阶段会产生振荡的问题,提出一种优化的参数设计方法,可在保持自然软开关特性的同时减轻振荡;针对由输出电容引起的变换器轻空载工作时输出电压漂高的问题,采取电压滞环间歇模式控制,可有效将输出电压调节至额定值,同时降低变换器轻空载工作时的损耗;最后,搭建了一台1 k W、400 V/48 V的实验样机,实验结果证明了所提优化设计和控制策略的正确性和可行性。

双向LLC谐振型直流变压器的软启动及功率换向控制

双向LLC谐振型直流变压器(DCT)在保持了LLC谐振变换器高效率和高功率密度等优点的同时,具备双向传输能量的能力。通过对双向LLC谐振型DCT在变频控制和移相控制下增益特性曲线的分析,提出一种基于移相控制的软启动控制策略,使得DCT无论是空载还是满载启动,都能平稳快速地建立输出电压,有效避免了谐振网络中的电流和电压冲击。针对双向LLC谐振型DCT既可为负载供电又能接收能量回馈的工作特点,采用一种基于输出电容电压滞环控制的功率换向控制策略,可准确迅速地变换DCT的工作模式,从而顺利地改变功率流动方向。所提控制策略的可行性和有效性通过仿真和样机实验得到了验证。

双向LLC谐振变换器特性分析

目前针对LLC谐振变换器的研究主要集中于单向工作,双向LLC谐振变换器的研究仅局限于双4型LLC谐振变换器的初步研究,而对新型4-11型LLC谐振变换器的工作特性及应用环境研究较少。在PSPICE仿真软件下建立LLC谐振变换器模型,制作实验样机,对比分析双4型LLC谐振变换器和4-11型LLC谐振变换器的双向工作特性,给出其适合的工作应用环境。该研究成果为不同类型的双向LLC谐振变换器的研发及应用提供了重要依据。

一种半桥LLC谐振软开关焊接电源

采用变压器的励磁电感、谐振电容、附加电感构成半桥LLC谐振变换电路,实现输出平特性的软开关焊接电源.通过对串联谐振电感L r,串联谐振电容C r,以及与变压器并联的谐振电感L m,进行相关的分析和设计,使得变换器在整个负载工作范围内,原边功率开关管实现零电压开通,副边整流二极管实现零电流关断,变换电路降低损耗和干扰,提高了效率,其工作频率可以大大提高,使得电感、电容和变压器等器件的体积重量进一步下降,系统的动态性能也得以提高.论文讨论了其工作原理并制作2.5 kW半桥LLC焊接电源,同时给出相应的试验结果.

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。

半桥LLC型谐振变换器的高频变压器设计

高频变压器作为半桥LLC型谐振变换器的核心组件,其设计将影响开关电源的损耗、输出电压的稳定性及发热量等。针对5 kW高频变压器的设计,介绍了高频变压器磁芯选型原则,采用面积乘积法(area product,AP)确定了绕组导线型号和磁芯类型,通过进一步优化计算得到了绕组匝数、变压器损耗及其他相关参数。最终确定的高频变压器参数为:原副边侧绕组导线为18号导线,磁芯型号为EE-100,变压器变比为0.737 5,原副边匝数分别为59和80匝,变压器损耗为16.187 W。

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。

一种全桥LLC软开关焊接电源

采用变压器的励磁电感,隔直电容,变压器的漏电感和绕制的附加电感构成全桥LLC变换电路,实现一种平特性的软开关全桥焊接电源.结果表明,在整个负载工作范围内,电路工作在两个谐振频率之间,功率开关实现零电压开通,整流二极管的实现零电流关断;整个电路可以工作在更高的开关频率,功率密度高,损耗小,效率高,特别适合在大功率场合.文中讨论了其工作原理,制作3.2 kW焊接电源,并给出试验结果.

一种三相交错并联双向传输CLLLC谐振变换器

针对电动汽车OBC(On Board Charger)在进行充放电时,需要DC/DC变换器同时具备大容量和双向功率传输的性能,提出了一种能够双向功率传输的三相Y-Δ型交错并联结构的CLLLC型DC/DC谐振变换器。它兼顾了多相交错并联结构的大容量特性和CLLLC结构的双向功率传输能力。该结构高压侧为Y型交错并联,低压侧为Δ型交错并联,实现较小的变压器原、副边匝比,同时使各相间自动均流。对CLLLC结构在高、低压侧谐振腔不完全对称情况的增益特性进行了分析,给出了该拓扑的参数设计方法。选取了一组参数,其可以通过变频控制在高压侧得到最高两倍的电压增益。最后通过一台频率200 kHz功率1.5 kW的实验样机进行验证,证明该型拓扑结构和其参数设计方法的可行性。

基于LLC谐振的新型软开关双向DC-DC变换器

为了进一步提升户用储能系统中电池端双向DC-DC变换器的功率密度和效率,提出一种基于LLC谐振的新型软开关双向DC-DC变换器。该变换器有效降低了变压器匝比,提高了转化效率,在非对称半桥拓扑下可实现双向LLC特性,变换器中所有开关管均能实现软开关。同时该变换器结构简单,并可应用同步整流技术,具有效率高、成本低等优势。描述了所提变换器软开关的实现过程,进而分析了谐振特性和相关参数以及软开关的实现条件。最后制作了一台高压侧350~400 V、低压侧45~50 V的500 V·A实验样机,验证了所提变换器的有效性和实用性。

双向半桥三电平LLC谐振变换器

在此提出一种双向半桥三电平LLC谐振变换器,其结构完全对称。半桥三电平结构的电压应力小,仅为输入电压的一半。采用改进的同步控制策略,变换器在不同增益下,只需要通过控制开关频率,就可以实现正向工作和反向工作的自由切换。在增益等于1时,可以在任何工况下实现所有开关管的零电压开关(ZVS)开通;在增益不等于1时,低压侧开关管可始终实现ZVS开通,高压侧可实现ZVS开通或零电流开关(ZCS)开通。在此提出一种空载启动方案,可解决变换器在空载启动时,产生冲击电流的问题。最后,设计了一台4.8 kW样机进行实验,实验结果验证了空载启动方案以及双向控制策略的有效性。

LLC谐振变换器与不对称半桥变换器的对比

介绍了 LLC 谐振变换器和不对称半桥变换器两种不同类型的软开关拓扑。分析了它们的工作原理,分别对它们的控制方法,副边整流管的电压应力和副边的开通等进行了比较,分析结果表明,LLC 谐振变换器更适合高频化和高效率的要求。

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%。