基于副边LLC谐振变换器的功率处理单元建模与分析

随着航空航天技术的不断发展,航天器对于霍尔电推进功率处理单元(PPU)的需求不断提高,高增益、大功率以及高效的PPU成为研究的主流方向。LLC拓扑能够在全负载范围内实现软开关,因此在PPU阳极电源中具有广阔的应用前景。原边LLC因其原副边增益特性,给阳极电源高增益变换器的谐振电感设计带来极大的挑战。针对上述问题,提出了一种改进的副边LLC谐振拓扑,在保留原边LLC谐振电路软开关特性的同时,有效解决了谐振电感设计问题,使得PPU阳极电源具备高增益的性能。首先利用时域分析法建立了副边LLC拓扑数学模型,其次在模型的基础上给出其峰值增益的计算方法,最后通过一台样机验证了所建模型的正确性并验证了副边LLC电路的有效性。

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%。

高频LLC谐振变换器的磁集成和一体化PCB绕组优化设计

研究了一种基于磁集成技术和一体化PCB绕组的高频高密度LLC谐振变换器的优化设计与实现方式。LLC谐振变换器的变压器与谐振电感被集成在一个磁芯中,通过将谐振电感配置在变压器副边以实现两个磁件之间更大的磁通相位差。有限元仿真结果表明,相比于分立磁件,集成磁件的体积降低了12%,磁芯损耗降低了23%。此外,为了减小PCB绕组层间电容引起共模噪声,研究了一种针对全桥整流电路的对称一体化PCB绕组实现方式,部分屏蔽层绕组集成为原边绕组以提高绕组利用率。最后,搭建了一台1.2 MHz-750 W-270 V/48 V的LLC谐振变换器,峰值效率达96.6%,功率密度达44 W/mm^(3),共模电流的对比测试结果也验证了所研究的一体化PCB绕组的有效性。

无传感器混合式LLC电路同步整流数字控制策略

详细分析了混合式LLC电路移相模式下的开关损耗,以损耗最小为依据确定了混合控制的最优转换点。根据混合式LLC电路整流电流为近似正弦断续的特点,提出一种与LLC谐振控制共享电压检测且无需额外传感器的同步整流控制策略。该策略采用最优梯度滞环比较算法,可较好实现混合式LLC电路同步整流的数字控制,具有良好的调节速度和精确度。以一个36~72 V输入、3.3V/20A输出的实验样机验证了所提理论的正确性和可行性。

多相并联LLC电压型谐振逆变电源控制与调节

目前,逆变电源的相移控制一般应用在单个逆变器中,而逆变电源容量的提高常采用多管并联或高频变压器并联的方式实现。提出了一种控制、调节逆变电源并提高其输出功率的新方法。该方法通过控制多个逆变器间的相移来有效控制和调节逆变电源的输出功率,同时通过多相并联电感-电感-电容(LLC)电压型谐振逆变器来提高逆变电源输出功率。推导出了不同相移控制下各相逆变器输出电流、输出有功功率及负载电流和电源效率的计算公式,并对不同相移时逆变器输出有功功率、无功功率和负载功率进行了仿真分析,同时设计了两相并联相移控制LLC电压型谐振逆变电源实验样机,进行了实验验证。仿真和实验结果表明,所提出的新方法能有效控制和调节逆变电源的输出功率,提高电源容量,简化功率调节过程,降低开关损耗,从而提高系统效率。

一种可控谐振电感的半桥LLC电路及其控制

本文提出了一种可控谐振电感的半桥LLC电路,根据输出电流的大小调节谐振电感的感量,从而改变谐振腔的参数,使得开关频率基本维持恒定,同时缩小了LLC变换器轻载打嗝范围,这确保变换器在宽功率范围输出时无噪声,并且具有优良的输出特性。论文详细分析了可控电感的磁路、控制方法以及LLC变换器的工作原理和工作过程,对所提出电路及其控制进行了计算机仿真,并设计了一台输入为740 V,输出为420 V,满载功率为1.8 kW,输出功率范围为10%~100%的样机。计算机仿真与实验结果表明,通过调节谐振参数,使得开关频率基本恒定在140 kHz,在整个功率输出范围内变换器都未进入打嗝模式,输出电压特性好。与传统的LLC电路相比,该电路具有高的转换效率。

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。

LLC谐振变换器的分析和设计

正确理解开关稳定电源的工作机制以及合适的建模方法是保证其准确运行的基础。首先,针对LLC谐振变换器的非线性离散的动态系统,剖析了其工作过程,详尽地总结出关键元器件的运行模态。然后,运用等效电路法创建系统的频域模型,得到控制信号即开关频率与开关功率变换器输出的传递函数。为达到稳态要求和系统响应速度的要求,使用比例-微分补偿网络进行补偿。最后,利用S函数设计VCO实现了互补信号,设计了一种控制策略并在Matlab的仿真环境中搭建LLC闭环仿真平台,验证了设计的可行性。

基于LLC变换器的电动汽车充电机设计

动力电池是电动汽车应用的核心技术之一,应用中需要进行充放电管理,充电机可以把交流电转变为直流电,为动力电池补充能量;本文介绍了一种基于LLC变换器的电动汽车充电机设计方法,LLC谐振电路充电机工作在谐振频率,能够实现ZVS和ZCS,降低开关应力,减小了开关损耗,提高了充电效率;通过分析LLC谐振电路的工作特点,研究变换器的参数设计原理,并根据分析,设计了试验样机,进行了试验验证,获得较好的实验效果。

一种双电感结构的LLC谐振型PFCAC-DC变换器

传统的AC-DC电源多采用二极管整流,由于大滤波电容和不控器件的存在,造成电路本身功率因数较低,且会对电网侧产生严重的谐波污染。一般方法多采用再级联一级功率因数校正(PFC)电路,来解决谐波污染和功率因数较低的问题,但由此增加了电路级数,增加了电路结构和控制的复杂度,降低了电路的效率。研究了一种基于双电感结构的具有PFC功能的LLC谐振型AC-DC变换电路,单级电路可以实现高功率因数能量变换,提高了电路传输效率。该电路不仅实现了传统LLC谐振变换,保证开关管以软开关方式工作,而且采用双电感结构的PFC电路,运用并联交错技术,较好地克服了电流断续型PFC电路输入电流谐波畸变较大的问题。对该电路拓扑进行了理论分析和仿真研究,实验验证了该电路拓扑的可行性。

地铁车辆辅助变流器LLC谐振变换电路优化设计

提出了一种地铁车辆辅助变流器LLC谐振变换电路的优化设计方法,以LLC电路损耗最小及其全负载范围内实现ZVS(零电压开关)为设计准则,针对工程应用中IGBT结电容随负载和温度变化以及死区时间精度不可控等因素,给出了解决思路和设计方法,并研制了一台试验样机。仿真和试验结果验证了该设计方法的正确性和实用性。

一种全桥LLC谐振倍压变换器的电路特性分析

传统变频调制的LLC变换器开关频率变化范围大,且轻载时转换效率偏低。为了减小开关频率变化范围、提高变换器的轻载性能,采用自激移相调制方法,设计了一种全桥LLC谐振倍压变换器。系统分析了该变换器的工作模式和软开关等电路特性,探索了该变换器的工作机理。实验结果表明,在不同负载条件下始终能够实现变换器开关管的零电压开通和整流二极管的零电流关断,验证了所设计变换器的可行性。

LLC谐振高压变压器模型参数测量

利用高压变压器的非理想化参数作为LLC谐振回路的部件提高电源的性能和可靠性。根据变压器等效电路模型,分析利用高压变压器的阻抗频率特性和增益频率特性(波特图)测量分布参数的方法,设计并实测高压变压器阻抗与增益频率特性,计算激磁电感、漏感、绕组电容、直流电阻和磁芯损失电阻等模型参数,进行SPICE仿真分析。仿真结果与实测结果基本相符,验证了该方法的有效性。

一种高效率LLC⁃Buck级联谐振变换器

为适应目前变流产品高频化、高效率化的发展趋势,该文提出一种高效率的LLC⁃Buck级联谐振变换器。该文分析了全桥LLC谐振变换器的工作原理和特点,推导其直流增益公式,设计主电路的谐振网络参数。前端电路采用LLC谐振变换器,后端电路采用基于lm20343的buck变换器。该电路保留了LLC谐振电路软开关的特性,降低了后端输入电压的电磁干扰。LLC⁃Buck级联变换器的两个输出中的一个是LLC谐振变换器的输出,另一个是LLC谐振变换器,变换器是输入经Buck变换器降压后的输出。最后,搭建1台250~420 V输入,24 V/10 A,12 V/3 A输出的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

LEDLLC谐振驱动电路特性分析与设计

为提高LED负载驱动电路的转换效率、可靠性以及恒流性能,提出了一种采用LLC谐振电路和基于LM3404HV的高集成度恒流模块相结合的驱动电路,侧重讨论了LLC谐振电路的ZVS、空载与短路特性以及恒流电路,并根据理论设计了实验样机,通过样机的实验测试,验证了该LED负载驱动电路的可行性与可靠性.

基于UC3863控制的LLC谐振变换器的设计及仿真

设计了一种以UC3863芯片为核心控制芯片的开关电源,其电路采用半桥结构的LLC谐振电路,带有PFC电路,且整个电路设计有自限流功能。分析了LLC谐振变换器整个电路的工作原理及自限流功能的实现。结合交流220 V输入1KW输出电路,分别对PFC电路和主电路进行仿真,仿真结果验证了该设计的可行性。

LLC半桥谐振电路设计方法和优化方案

近年来随着液晶电视(LCD TV)等市场迅速增长,应用于其空间和散热有限的开关电源的市场也随之快速发展。这些开关电源要求具有较高的功率密度和平滑的电磁干扰(EMI)信号,并且所需要的电子元器件数量少、效率高。虽然在这方面可选的DC-DC拓扑众多,但是LLC半桥谐振电路在满足以上要求拥有独特的优势。本文主要介绍LLC半桥谐振电路的设计方法和优化方案,可使MOSFET工作在其最佳工作区域——软开关,有效地改善了电磁干扰。

半桥LLC谐振变换器的特性分析

介绍半桥LLC谐振变换器的工作原理,根据基波分析法(FHA)对LLC谐振网络进行了建模。并对半桥LLC谐振变换器的特性进行了分析。半桥LLC谐振变换器以其具有较高的功率密度和平滑的电磁干扰信号,而且解决方案元器件数量少,性价比高等优点被广泛应用于中高输出电压变换器。这种拓扑结构适合于负载输出较宽开关频率较高的应用。

LLC谐振式电路的研究与仿真设计

文中对LLC谐振电路的拓扑结构及其工作原理进行了分析;通过基波分析法求解出电路的直流增益,并利用MATLAB绘制出电路的直流增益曲线图。以此为依据求解出3 kW开关电源的谐振腔与变压器参数。最后通过Saber仿真软件验证了设计的有效性;得出LLC谐振电路能够实现零电压开通以及零电流关断,有效提高开关电源的工作效率。

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。