LLC串联谐振全桥DC-DC变换器的研究硕士研究生学位论文.doc

分类号学号2003611310063
学校代码 10487 密级
硕士学位论文

LLC串联谐振全桥DC/DC
变换器的研究
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering
Research on LLC Series Resonant Full-Bridge DC/DC
Converter
Candidate : Gong Li
Major : Power Electronics and Electric Drive
Supervisor : Professor Li Xiaofan
Huazhong University of Science and Technology
Wuhan 430074,
April, 2006
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日
独创性声明
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日期:     年   月   日            日期:     年   月     日
摘要
高频化、高功率密度和高效率,是DC/DC变换器的发展趋势。传统的硬开关变换器限制了开关频率和功率密度的提高。移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器可以实现主开关管的ZVS,但滞后桥臂实现ZVS的负载范围较小;整流二极管存在反向恢复问题,不利于效率的提高;输入电压较高时,变换器效率较低,不适合输入电压高和有掉电维持时间限制的高性能开关电源。LLC串联谐振DC/DC变换器是直流变换器研究领域的热点,可以较好的解决移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器存在的缺点。但该变换器工作过程较为复杂,难于设计和控制,目前尚处于研究阶段。本文以LLC串联谐振全桥DC/DC变换器作为研究内容。以下是本文的主要研究工作:
对LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的工作原理进行了详细研究,利用基频分量近似法建立了变换器的数学模型,确定了主开关管实现ZVS的条件,推导了边界负载条件和边界频率,确定了变换器的稳态工作区域,推导了输入,输出电压和开关频率以及负载的关系。仿真结果证明了理论分析的正确性。
采用扩展描述函数法建立了变换器在开关频率变化时的小信号模型,在小信号模型的基础上分析了系统的稳定性,根据动态性能的要求设计了控制器。仿真结果证明了理论分析的正确性。
讨论了一台500w实验样机的主电路和控制电路设计问题,给出了设计步骤,可以给实际装置的设计提供参考。最后给出了实验波形和实验数据。实验结果验证了理论分析的正确性。
关键词: 直流-直流变换器软开关串联谐振小信号模型
Abstract
In DC/DC converter applications, high frequency, high power density and high efficiency is