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自激式LLC谐振变换器的研究

作　者: 苏少侃
导　师: 阮新波
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 自激振荡 LLC谐振变换器驱动电路电流互感器
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 278次
引　用: 3次
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内容摘要

LLC谐振变换器可以在保证高效率时,实现变换器的高频化,从而减小变换器的体积和重量,提高功率密度。在对变换器性能要求不是十分严格的场合,采用自激驱动方法可以降低变换器的成本和体积。本文研究LLC谐振变换器的自激驱动方法。本文首先分析了LLC谐振变换器的工作原理及其工作特性,分析结果表明,当LLC谐振变换器的开关频率等于谐振频率时,其电压增益不随负载的变化而变化。基于这个特点,本文采用电流互感器实现LLC谐振变换器的自激驱动,并使其自激振荡频率等于谐振频率,从而在输入电压恒定的情况下,得到恒定的输出电压。本文利用线性控制理论,推导了LLC谐振变换器的自激振荡频率表达式,给出了自激振荡频率等于谐振频率时的谐振电感取值与励磁电感和负载的关系。针对驱动电流较小引起的开关管开关速度慢的问题,本文对该驱动电路进行改进,有效提高了驱动速度,并提出了相应的启动电路。本文还引入两只二极管来对谐振电容电压进行箝位,有效抑制了自激式LLC谐振变换器的启动电流过冲,从而减小开关管的电流应力和谐振电容电压应力。本文最后完成了一台自激式LLC谐振变换器的原理样机,并进行了实验验证。实验结果表明,本文所提出的自激驱动方法和抑制开机启动电流方法是有效的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
图表清单  8-10
注释表  10-11
第一章绪论  11-16
  1.1 电力电子技术的应用  11
  1.2 直流变换器的控制方法  11
  1.3 自激式变换器的研究现状  11-14
    1.3.1 采用饱和磁芯实现自激驱动  12
    1.3.2 自激式反激变换器  12-13
    1.3.3 自激式电子镇流器  13
    1.3.4 自激式变换器的分析方法  13-14
  1.4 谐振变换器的拓扑结构  14-15
  1.5 本文研究内容及意义  15-16
第二章 LLC 谐振变换器的自激驱动方法  16-31
  2.1 引言  16
  2.2 LLC 谐振变换器工作原理和基本特性  16-19
    2.2.1 工作原理  16-18
    2.2.2 基本特性  18-19
  2.3 LLC 谐振变换器的自激驱动方法  19-22
    2.3.1 自激驱动电路  19-21
    2.3.2 启动电路  21
    2.3.3 自激振荡频率等于谐振频率的负载范围  21-22
  2.4 自激式LLC 谐振变换器自激振荡的判定  22-30
    2.4.1 输出整流电路的等效  23-24
    2.4.2 自激式LLC 谐振变换器的系统框图  24
    2.4.3 非线性环节的描述函数  24-25
    2.4.4 自激振荡的条件  25-26
    2.4.5 自激振荡的稳定性判定  26-27
    2.4.6 工作在谐振频率时的谐振电感选择  27-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章自激式LLC 谐振变换器的改进  31-43
  3.1 引言  31
  3.2 自激驱动电路的改进  31-36
    3.2.1 自激驱动电路存在的问题  31
    3.2.2 自激驱动电路的改进  31-35
    3.2.3 自激启动电路的改进  35-36
  3.3 自激式LLC 变换器启动电流过冲的抑制  36-42
    3.3.1 启动电流过冲的抑制方法  36-41
    3.3.2 箝位二极管对谐振电感取值的影响  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章自激式LLC 谐振变换器的实验验证  43-59
  4.1 引言  43
  4.2 主电路参数设计  43-49
    4.2.1 磁性元件和谐振电容的计算  43-45
    4.2.2 功率器件的选择  45-48
    4.2.3 输出滤波电容的计算  48-49
  4.3 自激驱动电路元器件选择  49-50
  4.4 启动电阻与启动电容的选取  50-51
  4.5 磁性元件的设计  51-53
    4.5.1 变压器的设计  51-52
    4.5.2 电流互感器的设计  52
    4.5.3 谐振电感的设计  52-53
  4.6 实验结果和分析  53-58
    4.6.1 改进前后开关管驱动信号实验对比  53
    4.6.2 改进前后启动电流冲击的实验对比  53-54
    4.6.3 不同负载时实验波形  54-58
  4.7 本章小结  58-59
第五章结束语  59-60
  5.1 本文的主要工作  59
  5.2 下一步要做的工作  59-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
在学期间的研究成果及发表的学术论文  64

自激式LLC谐振变换器的研究

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