三電平LLC諧振變換器特性分析和控制策略研究.pdf

1、LLC諧振變換器相對于PWM變換器具有開關(guān)頻率高，開關(guān)損耗小，功率密度大，體積小，效率高等優(yōu)點，因此在DC-DC電源、電動汽車充電等應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注和研究。與傳統(tǒng)的諧振變換器相比，三電平LLC諧振變換器的開關(guān)管電壓應(yīng)力降為輸入電壓的一半，適合于電壓輸入較高的情況。且能夠使原邊開關(guān)管零電壓開通(zero voltage switching，ZVS)和副邊二極管零電流關(guān)斷(zero current switching，ZCS)，因此具有

2、較高的變換效率。
　　本文以三電平半橋LLC諧振變換器為拓撲，分析了傳統(tǒng)的變頻控制策略，給出了變頻調(diào)制的工作過程和等效電路，通過基波近似法分析了輸出電壓增益與開關(guān)頻率的關(guān)系，并指出了變頻調(diào)節(jié)在輸出電壓調(diào)節(jié)范圍上的不足。為了能夠提高電壓調(diào)節(jié)范圍，本文在三電平半橋拓撲上引入了移相調(diào)制，分析了其工作過程、電壓調(diào)節(jié)范圍及軟開關(guān)條件，導出了實現(xiàn)軟開關(guān)的工作狀態(tài)分界點，由此提出一種三電平半橋LLC諧振變換器移相和變頻相結(jié)合的混合式調(diào)制策略，該

3、策略根據(jù)軟開關(guān)工作狀態(tài)，切換移相調(diào)制和變頻調(diào)制，以實現(xiàn)全程軟開關(guān)和寬范圍輸出電壓控制。
　　小信號分析是閉環(huán)控制的必要環(huán)節(jié)。移相模式下由于開關(guān)頻率保持恒定，利用狀態(tài)空間平均法對LLC諧振變換器進行了小信號建模，推導出了其穩(wěn)態(tài)模型和小信號模型，并設(shè)計了控制器;傳統(tǒng)的狀態(tài)空間法不適用于變頻模式，本文采用了等效電路法對LLC諧振變換器進行小信號建模，并設(shè)計控制器。兩種控制策略均通過閉環(huán)仿真進行了驗證。
　　最后，本文對三電平半橋L