llc諧振全橋dcdc變換器設(shè)計修改-wenkub.com
2025-06-26 18:20 本頁面
【正文】 通過Matlab/Simulink仿真和樣機(jī)實驗驗證了DCDC變換器的理論研究和設(shè)計方法的正確性及有效性?？梢钥闯?，無論什么條件下，效率都在93%以上，略低于計算值，這主要是由變壓器損耗的實際測試與理論計算有偏差造成的。由圖可知，此時輸出紋波電壓值小于200mV，滿足設(shè)計時所設(shè)定的紋波值范圍。圖11 PET硬件平臺實物圖（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12 PET實驗波形圖12(a)中的u、i和Vdc1分別為輸入環(huán)節(jié)的交流輸入電壓和電流以及輸出的直流電壓；圖12(b)中的Vdc2和uab、ubc、uca分別為DCDC變換器的輸出電壓及PET負(fù)載三相電壓。F，負(fù)載為三相純阻性負(fù)載。PET仿真參數(shù)為：(1)輸入環(huán)節(jié)輸入交流電壓為220V(177。圖8初級繞組漏感仿真圖8給出了變壓器初次級漏感的仿真結(jié)果，與理論得到的Lr=，%，在允許范圍內(nèi)。圖7 變壓器結(jié)構(gòu)仿真剖面圖選用TDK公司的ETD39型號的磁芯及配套的分槽骨架來對磁集成變壓器進(jìn)行仿真。則導(dǎo)通損耗為： （36）二極管反向恢復(fù)電流的峰值IRmax=10μA，反向偏置電壓VRmax=140V，電流從零達(dá)到反向電流峰值的時間與從反向電流峰值到恢復(fù)電流為正經(jīng)歷的時間近似相等為trr1=trr2=35ns。此處選取Nippon ChemiCon低ESR的1000的電解電容，其耐壓值為63V。整流二極管要在高頻環(huán)境下實現(xiàn)ZCS，普通二極管很難達(dá)到，所以要選擇快恢復(fù)二極管，它承受的最大反向電壓為輸出電壓的兩倍，即 （30）流過二極管電流的最大值 （31）考慮留有一定的裕量后，最終選擇MUR2020作為輸出整流二極管，其最大耐壓值為200V，能承受的最大平均電流為20A，VF=?？紤]到趨膚效應(yīng)的影響，原邊采用的漆包線，64股并繞；副邊選用63股的漆包線并繞。下面首先用AP法[11]確定變壓器磁芯的型號，公式如下 （23）式中：Ae為磁芯的有效橫截面積；Aw為線圈窗口面積；PT為變壓器視在功率，隨線路結(jié)構(gòu)不同而不同，本文變壓器副邊采用中心抽頭結(jié)構(gòu)，故取：，單位W；Ko為窗口使用系數(shù)，取Ko=；Kf為波形系數(shù)，方波時為4，這里取4；Kj為電流密度，這里取Kj=400/cm2；Bw為工作磁通密度，取Bw=。根據(jù)諧振特性可以求得諧振參數(shù)為： （18） （19） （20）根據(jù)原邊開關(guān)管實現(xiàn)ZVS的條件可計算勵磁電流為： （21）寄生電容的充電電流為： （22）顯然ImIp，符合原邊開關(guān)管實現(xiàn)ZVS的條件，設(shè)計合理。2 LLC全橋變換器的設(shè)計為了適用于井下常用的電壓等級，LLC諧振變換器的設(shè)計滿足以下設(shè)計指標(biāo)：輸入電壓范圍：Vin_min~Vin_max=190~330 V，額定輸入電壓：Vin_nom=300 V，預(yù)期效率η：≥95%，輸出電壓：Vo=48 V，紋波電壓：ΔV=240 mV，輸出電流：Io=10 A，諧振頻率fr=100 kHz，k值：6，開關(guān)管的寄生電容Coss：400pF；變壓器繞組和PCB板的等效寄生電容Cstary：100pF，死區(qū)時間td：300ns。綜上可知，變換器在fs≤fm內(nèi)的工作模式為容性的，管子不能實現(xiàn)零電壓開通。工作階段3：在t2時刻，SS3實現(xiàn)零電壓開通。（a） 工作階段1(t0~t1)（b） 工作階段2 (t1~t2)（c） 工作階段3 (t2~t3)圖6 變換器在fsfr時前半個周期工作階段2：在t1時刻，SS4關(guān)斷，由于ir仍大于im，所以D5仍導(dǎo)通，D6截止，能量通過D5傳給負(fù)載。圖5 fsfr時工作波形圖下面同樣只給出前半個周期的三個階段的分析如圖6中（a）~（c）所示。圖4 fs=fr時工作波形圖由圖4可知，一個工作周期被分為6個工作階段，其實可以看成是變換器在fmfsfr內(nèi)工作的一種特殊情況，只不過它的ir與im在一個周期內(nèi)相交只有一瞬間，而不是一段時間，所以ir是一個正弦波。工作階段4：在t3時刻，D2和D3導(dǎo)通，ir不再從CC3經(jīng)過，而是通過D2和D3使SS3兩端電壓保持為零，為SS3實現(xiàn)ZVS做好準(zhǔn)備。當(dāng)SS4的驅(qū)動信號為零時，階段2結(jié)束。階段1中的ir、im和整流二極管上的電流id有如下關(guān)系： （3）式中：n為變壓器變比；Vo為負(fù)載兩端電壓；Ts為變換器的工作周期。由圖2可知，諧振電流ir大于勵磁電流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。fsfr時的工作情況當(dāng)變換器工作在fmfsfr時，管子工作在感性開關(guān)模式下，它的電壓相位會超前電流相位，當(dāng)驅(qū)動信號到來時，其體二極管已經(jīng)導(dǎo)通，把開關(guān)管兩端電壓鉗位為零，這樣開關(guān)管就實現(xiàn)了ZVS。當(dāng)變換器工作在fs≤fm時，就是容性開關(guān)模式情況[10]，顯然管子的電壓相位在這種模式下是滯后電流相位的，當(dāng)驅(qū)動信號到來時，其體二極管仍然沒有導(dǎo)通，就不能將開關(guān)管兩端電壓鉗位為零，這樣開關(guān)管就不能實現(xiàn)ZVS，但當(dāng)驅(qū)動信號為零時，流過管子的電流也為零，開關(guān)管實現(xiàn)了ZCS。1 LLC諧振全橋變換器的工作原理 電路結(jié)構(gòu)介紹LLC諧振全橋變換器主電路拓?fù)淙鐖D1所示。所以，現(xiàn)在亟待解決的問題是如何保證電氣設(shè)備在安全工作的情況下，給用戶供應(yīng)可靠穩(wěn)定的電能[3]。 loss analysis。利用PEmag和Maxwell仿真軟件設(shè)計磁集成變壓器，驗證磁集成變壓器參數(shù)。
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