llc諧振全橋dcdc變換器設(shè)計(jì)修改-wenkub
2023-07-14 18:20:31 本頁(yè)面
【正文】 范文范例參考LLC諧振全橋DC/DC變換器設(shè)計(jì)摘 要：電力電子變壓器(PET) 作為一種新型變壓器除了擁有傳統(tǒng)變壓器的功能外，還具備解決傳統(tǒng)變壓器價(jià)格高、體積龐大、空載損耗嚴(yán)重、控制不靈活等問題的能力，值得深入研究。運(yùn)用Matlab/simulink對(duì)PET中的DCDC變換器模型進(jìn)行仿真分析，并在實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了DCDC變換器的理論研究和設(shè)計(jì)方法的正確性及有效性。 magnetic integrated transformer WORD格式整理 煤礦井下存在著各種電壓等級(jí)的電源以及電氣設(shè)備，供電系統(tǒng)十分復(fù)雜。電力電子變壓器(PET)應(yīng)運(yùn)而生，它除了擁有傳統(tǒng)變壓器的功能外，還具備解決上述難題的能力，作為一種新型變壓器，近年來成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱門問題[49]。在工作過程中，勵(lì)磁電感Lm會(huì)出現(xiàn)被鉗位而不參與工作的情況，這就決定了LLC諧振變換器會(huì)有兩個(gè)不同的諧振頻率，一個(gè)是Lm被鉗位時(shí)的頻率，它由諧振電感Lr和諧振電容Cr產(chǎn)生，表達(dá)式為： （1）當(dāng)流過Lr的電流與流過諧振電感Lm的電流相等時(shí)，變壓器就沒有能量傳輸，整流管都會(huì)關(guān)斷，Lm就不會(huì)被副邊電壓鉗位而參與諧振，此時(shí)諧振頻率與勵(lì)磁電感Lm、諧振電感Lr和諧振電容Cr有關(guān)，即： （2）對(duì)于LLC諧振全橋變換器來說，可以運(yùn)行在四種工作模式下，假設(shè)工作頻率為fs，它與上面兩個(gè)諧振頻率的大小關(guān)系會(huì)決定變換器工作在什么樣的區(qū)域內(nèi)，顯然fs和fm、fr的關(guān)系有fs≤fm，fmfsfr，fs=fr，fsfr四種情況。由于LLC諧振變換器的逆變電路選的開關(guān)管是MOSFET，它是單極性器件，所以可以通過在柵極加反偏電壓的方法來降低其關(guān)斷損耗，但是沒有辦法降低其開通損耗，所以MOSFET的開關(guān)損耗主要為開通損耗。圖2給出了變換器在fmfsfr時(shí)的工作波形，可將一個(gè)工作周期分成8個(gè)工作階段。由于輸出電壓的影響，Lm兩端被副邊電壓鉗位，此時(shí)只有Lr和Cr參與諧振，im線性上升，ir也經(jīng)過開關(guān)管SS4以正弦形式慢慢變化，輸入能量則通過D5傳給了負(fù)載。im經(jīng)歷了從負(fù)的最大值增加到正的最大值的過程，所以有： （4）ir有效值可表達(dá)為： （5）式中：Io為變換器的輸出電流。工作階段3：在t2時(shí)刻，SS4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)消失，SS4關(guān)斷，進(jìn)入死區(qū)時(shí)間，由于irim，所以流入變壓器的電流改變方向，使得D6導(dǎo)通，D5截止，能量通過D6傳給負(fù)載。此階段內(nèi)，ir仍小于im，ir以正弦形式繼續(xù)減小，im繼續(xù)線性下降，Lm被鉗位，D6導(dǎo)通，D5截止，能量通過變壓器傳遞到二次側(cè)，并由D6傳遞給負(fù)載。由于缺少了Lm參與諧振過程的兩個(gè)階段，使得D5和D6的電流處在臨界連續(xù)狀態(tài)。工作階段1：在t0時(shí)刻，SS4導(dǎo)通，由圖5可知，諧振電流ir大于勵(lì)磁電流im，兩者之差大于零，經(jīng)過變壓器流入二極管D5使其導(dǎo)通，D6截止。Lm仍被鉗位，只有Lr和Cr參與諧振。與階段2類似，只是在t3時(shí)刻，出現(xiàn)ir=im，兩者差為零，這一瞬間D5關(guān)斷，階段3結(jié)束。在fmfs≤fr內(nèi)，諧振網(wǎng)絡(luò)阻抗呈現(xiàn)感性，不僅開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)ZVS，同時(shí)整流二極管也可以實(shí)現(xiàn)ZCS，是最佳的工作范圍。 諧振電路參數(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)分析，為了滿足變換器在輸入電壓Vin_nom時(shí)工作在fr附近，利用此時(shí)的增益Mnom為1，可求得變壓器的理論變比m為： （9）式中：式中：VF為副邊二極管導(dǎo)通壓降，這里取1V。 磁集成變壓器設(shè)計(jì)LLC諧振變換器的集成思路是：把諧振電感和勵(lì)磁電感集成到變壓器中，充分利用變壓器的漏感和激磁電感。把數(shù)據(jù)帶入上式，得（24）選用TDK的ETD39磁芯，其AP=，Ae=，Aw=，ΔB= T。不僅滿足了電流的應(yīng)力，同時(shí)降低了由趨膚效應(yīng)產(chǎn)生的損耗。 輸出電容設(shè)計(jì)從全橋LLC諧振變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及工作原理可知，其輸出只需要電容濾波，而電容值的大小與輸出電壓紋波緊密相關(guān)。則實(shí)際紋波值為： （33）Ic_rms為流過電容的電流有效值，可以通過下式求得： （34）因此，輸出電壓的紋波達(dá)到預(yù)期的要求。則關(guān)斷損耗為： （37）因此，二極管的總損耗為： （38）3. 變壓器損耗計(jì)算由原副邊電流有效值分別為Ip_RMS=，Is_RMS=：（39）變壓器的磁芯損耗為： （40）因此，變壓器總的損耗為： （41）4. 系統(tǒng)效率計(jì)算變換器的總損耗為 （42）效率為： （43）可以看出系統(tǒng)在整個(gè)過程中的效率達(dá)到了所要求的數(shù)量值，說明了器件選型和數(shù)據(jù)取舍是合理的。原副邊匝數(shù)分別為90匝和14匝，原邊采用 的漆包線，64股并繞；副邊選用63股 的漆包線并繞。（a） 初級(jí)繞組（b） 次級(jí)繞組圖9 變壓器初次級(jí)繞組仿真圖9給出了變壓器初次級(jí)繞組的仿真結(jié)果，從圖中可以看：初級(jí)繞組電感的大小為380μH，%，也在誤差范圍內(nèi)。5%V)，輸入濾波電感8mH，額定輸出直流電壓為300V，輸出濾波電容1100181。（a）輸入環(huán)節(jié)輸入電壓、電流及輸出電壓（b）DCDC變換器輸出電壓及負(fù)載三相電壓圖6 變換器在fsfr時(shí)前半個(gè)周期圖10 (a)中的u、i和Vdc1分別為輸入環(huán)節(jié)輸入的電壓和電流以及輸出的直流電壓，為了方便比較，這里的電流波形擴(kuò)大了5倍；圖10(b)中的Vdc2以及uab、ubc、uca分別為DCDC變換器輸出的直流電壓及負(fù)載三相電壓。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出2
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1