基于SiC MOSFET的谐振软开关等离子体电源

利用SiC MOSFET能简化电路拓扑、提高电源的功率密度和效率.为推动大功率等离子体电源的升级换代,提出了一种采用新型SiC功率器件的全桥谐振变换器.该谐振变换器的主电路采用LLC Zero Voltage Switching(ZVS)拓扑结构,可将谐振换流频率范围增大至260～310 kHz.设计的高频高压全桥LLC ZVS谐振变换器样机的额定输出功率为8 kW,输出电压为270 V.对所研制的8 kW级SiC MOSFET全桥LLC ZVS谐振变换器样机的驱动性能、换流过程、温升以及效率进行了测试,结果表明,研制的谐振软开关等离子体电源性能优良,工作稳定可靠,效率和功率密度均优于使用传统Si MOSFET的LLC谐振变换器.     

LLC谐振变换器的谐振模式原理及最大增益分析

LLC谐振变换器具有高效率功率变换和宽范围输入电压适应性的突出优势,但是关于变换器最大增益的研究还存在明显不足.为此,以LLC谐振变换器的最大增益为研究对象,根据串并联谐振的进行过程对变换器的谐振模式进行了划分,即变换器可分为欠谐振、完全谐振和过谐振3种谐振模式.当变换器工作在完全谐振模式时,变换器增益达到最大值,对应的开关频率称为临界频率.最后,通过建立变换器状态方程推导得到最大增益和临界频率的时域表达式,并结合仿真和实验验证了理论分析的准确性.     

LLC谐振变换器的原理与设计

分析了LLC谐振变换器的工作原理，提出了一种利用变压器漏感作为谐振电感‘的功率变换器的设计方法，并用该方法设计了一款用于锂电池充电器的LLC变换器，通过实验验证了变换器的工作状态良好。     

通信电源变换器轻重负载切换效率优化

针对轻重负载直流电转直流电（direct current direct current，DC DC）的转换效率不高，传统LLC电路控制方式无法满足5G通信电源能耗要求这一问题，采用LLC最佳谐振频率段临界值触发母线电压调压的控制策略，提高通信电源在轻重负载切换的工作效率，优化DC DC变换器。该方法主要利用LLC谐振频率对母线电压进行调制，降低因负载变化而导致LLC电路失去副边二极管的零电流关断（zero current shutdown，ZCS）。Matlab仿真实验结果表明，该方法能把LLC电路的开关频率稳定在最佳工作点附近，并能够保持副边二极管的ZCS，使其在全负载范围内的效率提升了41%。     

LLC谐振变换器的轨迹控制

针对LLC谐振变换器谐振槽有多个谐振元件,工作过程复杂,难以对其实现有效控制的问题,提出一种最优轨迹控制方法.根据变换器的具体谐振过程,给出其多谐振过程的时域方程,并以此推导出其轨迹方程,绘制其状态轨迹图,并给出详细的控制法则.软件仿真和实验结果表明系统动态性能良好,验证了该控制方法的可行性和有效性.     

半桥型LLC谐振变换器的分析与设计

介绍了半桥型LLC谐振变换器的诸多优点,详细分析了其工作过程,推导出其交流和直流传递函数,并给出了半桥型LLC谐振变换器主要参数的设计方法,实验验证了本设计的可行性和有效性。     

变频控制LLC谐振恒流变换器研究

为探索LED(Light Emitting Diode)驱动的方法,以期提高LED输出亮度的稳定性,针对其控制恒流输出的问题提出了变频控制的LLC谐振变换器。设计的LLC半桥型谐振变换器具有开关工作频率高、掉电保持、允许输入电压范围宽、效率高、重量轻、体积小、 Electromagnetic Interference噪声小和开关应力小等优点,所以其是LED恒流输出很好的拓扑选择。采用变频控制方法,结合Power Simulation软件进行了仿真分析,仿真结果表明,变频控制的LLC谐振变换器具有良好的稳态性能和瞬态性能,对工程应用具有实际意义。     

用于脉冲叠加器的LLC谐振充电源的研究

为了更好地满足串联磁芯结构的脉冲叠加器充电需求,设计了一款结构紧凑、开关频率较高的全桥LLC变换器充电源,并提出附加平衡绕组的方法,解决了每级储能电容充电电压幅值不一致的问题。在对变换器的结构设计、工作过程、参数设计进行了阐述分析后,搭建了10级脉冲叠加器及谐振变换器充电源实验平台。实验表明:该充电源在开关频率100 kHz时实现了软开关功能;使用附加平衡绕组的方法能够有效提高每级电容充电电压的一致性;通过调节变换器充电源的充电电压,脉冲叠加器能稳定输出幅值8 kV、脉冲宽度2μs、频率10 kHz的高压脉冲,满足脉冲叠加器的充电需求。     

基于Saber的双向LLC全桥DC/DC电路仿真分析

在双向全桥DC/DC变换器的基础上,结合LLC谐振电路能够实现软开关、功率转换效率高的优点,广泛使用在中大功率场所。采用Saber对其进行仿真研究,全面分析其各个频率区间软开关情况,在不同工作频率条件下的仿真,验证了双向LLC全桥DC/DC实现软开关情况。     

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。     

LLC谐振式DC/DC变换器的研究与实现

基于基波分析法(FHA)对LLC谐振变换器进行建模分析,并以此为依据提出一种简化的参数设计方法.该方法根据谐振电路的二端口模型得到归一化工作频率和电压增益的关系,按照规定输入输出的要求确定电压增益后得到谐振工作频率,进而可以得到谐振电路的特性阻抗和谐振腔元件参数.利用Saber软件仿真和硬件实验验证了该方法的有效性,表明所设计的变换器可实现开关管的零电压开通和整流二极管的零电流关断,能够降低开关损耗,提高装置效率.     

基于CPSO的PID算法在LLC变换器控制中的应用

在LLC谐振变换器控制系统中,由于PID控制器参数的整定直接影响控制系统的性能,本文利用混沌粒子群优化算法对变换器的数字PID控制器参数进行了整定。并利用MATLAB软件进行建模仿真实验,最后通过分析几种算法整定PID参数的结果,结果表明该算法操作简单,响应速度快,调节时间短,无超调,其控制品质明显优于遗传算法和标准粒子群算法,具有更好的优化效果。     

无线能量传输系统双LCC谐振补偿电路研究

针对双LCC谐振补偿电路结构的研究中缺乏考虑系统增益特性,忽略电路整体的输出特性的不足,提出采用基于互感模型的阻抗特性分析法,该方法兼顾谐振系统的输出特性,确定一个与负载和耦合系数无关的固定频率点,在此频率点下发现了谐振电路具有纯阻性和恒流源输出的特性.提出两种实现前级H桥变换器ZVS的参数优化方法,从谐振电路增益角度对比分析了这两种优化参数方法对谐振系统输出特性不同的影响.设计了一台3.3kW的基于双LCC谐振补偿电路的变换器,仿真和实验验证了针对谐振补偿电路特性的分析及优化方法的正确性.     

LLC谐振变换器软开关边界理论及最小死区设计

LLC谐振变换器已经在开关电源领域得到了广泛应用,但现有的关于变换器软开关实现条件及死区时间设计的研究还存在明显不足.为此,本文以LLC谐振变换器软开关工作特性为研究对象,建立了死区时间内变换器的精确等效模型,并在此基础上提出了变换器的软开关边界理论.该理论根据死区时间内电荷供给量与需求量的平衡关系,以及死区时间与谐振电流回零时间的大小关系,将变换器工作区域分为一个软开关工作区域和三个非软开关工作区域,并归纳得到了软开关边界曲线.分析了变换器在最差工况下也能实现软开关的最小死区,并推导得到了最小死区的数学表达式.最后,结合一款300W的样机进行了实例验证,理论设计与实验结果的吻合验证了理论分析的准确性.     

LLC谐振变换器中平面集成磁件研究

针对开关电源向小型化、轻型化、薄型化方向发展的趋势,介绍了平面集成磁件的概念,研究了一种用于DC／DC变换器的LLC谐振变换器,在集成磁件通用模型的基础上分析了用于LLC谐振变换器的磁件集成,设计了一个集成磁件。为进一步减少集成磁件的高度和体积,又研究了平面集成磁件具体的设计方法,把该集成磁件转化成了平面集成磁件,进一步减小了磁件体积、质量和高度。同时,对转换前后的磁件做了电磁场仿真,结果表明转换前后磁件损耗也将减小。     

电动车LLC谐振充电电源系统

研制了一种电动车LLC谐振充电电源系统.该系统以STM32为控制核心,采用数字化脉冲频率调制(PFM)控制,选取满足电动车铅酸蓄电池充电电源要求的LLC谐振主电路拓扑和4阶段+正负脉冲充电方案.试验结果表明:该电源系统能够全程实现LLC谐振主电路的软开关状态,LLC谐振主电路始终工作于原边MOSFET功率开关管零电压开通和副边整流二极管零电流关断软开关状态,提高了电源转换效率;结合电池充电曲线并使用4阶段+正负脉冲充电方式,可以减少过充电及析气极化现象,保护电池,提高充电速度.     

脉冲式高效率LLC谐振变换电池充电器

结合快速脉冲充电方法,利用蓄电池经过瞬时放电去极化后受电能力较强的特点,同时结合蓄电池的脉冲充电曲线,合理选择谐振腔电压增益和谐振频率点,给出了一种LLC谐振式充电器的设计方法,解决了传统LLC谐振变换充电器轻载条件下效率低的问题,提高了充电器充电全过程的综合效率.方案在一个输入390VDC,输出48~75VDC,输出功率720 W的样机上得到验证,结果表明,充电器峰值效率达94.7%,最低效率89.4%,全过程的综合效率达92.3%.     

高压谐振型DC-DC变换器的调压调频控制方案

为解决高压开关电源高频化过程遇到的变压器分布参数对性能影响的问题 ,采用谐振变换器技术方案 ,通过调整回路参数 ,使变换器工作在谐振状态 ,减少了系统的损耗。建立了包含 Buck变换器、谐振变换器、高压变压器和倍压整流器的直流高压开关电源系统仿真模型。通过仿真 ,分析了谐振变换器工作过程 ,研究了主回路电气参数对谐振变换器的影响。仿真说明谐振变换器工作在感性状态开关损耗较小。实验结果验证了仿真分析的正确性。     

全桥LLC串联谐振X光机高压直流电源

针对X光机电源的全桥移相拓扑结构存在占空比丢失问题,提出一种全桥LLC串联谐振变换器与单相双向对称倍压整流电路相结合的高频高压X光机电源。在主电路中,采用全桥LLC串联谐振、高压变压器、单相双向对称倍压整流电路;从理论上分析了零电压软开关工作条件,建立主电路基波等效(fundamental harmonic approximation,FHA)模型,并对主电路的参数进行设计。仿真结果表明：输出电压可以在40～120 kV内连续可调,不存在占空比丢失;输出电压上升时间短、纹波小。证明了所提出拓扑的正确性和可靠性。     

全桥LLC谐振变流器的简化时域模型及其应用

以全桥LLC谐振变流器作为研究对象,在对LLC谐振变流器的时域工作模式进行深入分析的基础上,建立各个模式的状态方程以及模式间的边界条件,并进一步提出了一种简化的时域分析模型.基于该模型,推导得到了对LLC谐振变流器设计重要意义的变流器增益曲线.应用该简化模型及对应的增益曲线,提出了基于励磁电感L_m和电感比h的LLC谐振变流器的谐振腔参数设计方法.最后,设计并制作了一台300W的样机,仿真和实验结果都验证了该模型的准确性和设计方法的可行性.