llc諧振全橋dcdc變換器設(shè)計修改-在線瀏覽
2024-08-09 18:20本頁面
【正文】 ll simulation software are used to design magnetic integrated transformer, and verified the magnetic integrated transformer parameters. Matlab/simulink is used to simulate and analyze the DCDC converter performance of PET. A prototype of fullbridge LLC resonant converter is developed and system test platform is built according to the theoretical research and simulation results. The correctness and effectiveness of theoretical research and design methods of the DCDC converter are verified by analyzing the waveforms of the test.Key words: power electronic transformer。 loss analysis。為了滿足不同電壓等級的要求[1]，目前井下常用傳統(tǒng)電力變壓器來進行變壓和能量傳遞。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]。LLC拓撲，作為一種雙端諧振拓撲，已經(jīng)在許多DC/DC功率變換方案中得到應(yīng)用，但在PET上的應(yīng)用尚未廣泛。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撲如圖1所示。圖1 LLC全橋變換器原理圖 電路的工作原理在分析之前，假設(shè)輸出濾波電容Cf無限大，輸出電壓可認為是恒定不變的。當變換器工作在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。由于不能實現(xiàn)ZVS，所以要避免LLC諧振變換器工作在此頻率范圍內(nèi)。fsfr時的工作情況當變換器工作在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。由于后半個周期與前半個周期的工作過程相似，下面只給出前半個周期的四個工作階段的分析如圖3中（a）~（d）所示。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。因為fsfr，SS4會在ir流經(jīng)半個周期的諧振時依舊開通。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為負載兩端電壓；Ts為變換器的工作周期。與之間的相位角φ為： （6）Lr和Cr諧振時的角頻率為： （7）工作階段2：當t=t1時，ir=im，變壓器中沒有能量傳輸，流過D5的電流為零而使其自然關(guān)斷，沒有反向恢復(fù)過程，二極管實現(xiàn)ZCS。當SS4的驅(qū)動信號為零時，階段2結(jié)束。Lm被鉗位，只有Lr和Cr參與諧振。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做好準備。當SS3驅(qū)動信號到來時，此階段結(jié)束。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。這個頻率范圍內(nèi)，開關(guān)管仍然可以實現(xiàn)ZVS，同時，D5和D6可以實現(xiàn)ZCS，這里不再給出具體工作狀態(tài)。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。Lm被副邊電壓鉗位，此時只有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，輸入能量通過D5傳給負載。（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傳給負載。此階段中ir一直給C1和C4充電，并給C2和C3放電，ir以正弦形式減小，所以流過D5的電流也變小，im仍線性增加，當C2和C3上電壓被放到零時，DD3導(dǎo)通，為SS3實現(xiàn)ZVS做好準備。工作階段3：在t2時刻，SS3實現(xiàn)零電壓開通。當fsfr時，管子是工作在感性開關(guān)模式下的，所以可以實現(xiàn)ZVS。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。而當fsfr時，雖然諧振網(wǎng)絡(luò)阻抗依然是感性，但是整流二極管不能實現(xiàn)ZCS，不是理想的工作范圍。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：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
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1