一种全桥双谐振CLL谐振变换器的分析与设计
《2024年基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》范文
《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展，DC-DC变换器在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
其中，基于LLC（L-C-C）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其高效率、低电压电流应力、软开关等优点，在新能源汽车、可再生能源系统、储能系统等领域得到了广泛应用。
本文旨在研究基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的工作原理、设计方法及性能分析。
二、LLC谐振的基本原理LLC谐振变换器是一种采用电感（L）、电容（C）和电容（C）谐振的DC-DC变换器。
其基本原理是利用谐振电路中的电感和电容进行能量传递，通过调节谐振频率和输入电压来实现输出电压的稳定。
在LLC谐振变换器中，全桥电路用于实现能量的双向传递。
三、双向全桥DC-DC变换器的设计3.1 拓扑结构双向全桥DC-DC变换器主要由两个全桥电路、谐振电感、谐振电容以及整流电路等部分组成。
其中，两个全桥电路分别负责能量的输入和输出，通过控制开关管的通断来实现能量的传递。
3.2 设计步骤设计双向全桥DC-DC变换器时，首先需要根据应用需求确定输入输出电压范围、功率等级等参数。
然后，根据参数选择合适的电感、电容等元件，并确定谐振频率。
接着，设计全桥电路的开关管和控制策略，以保证能量的高效传递。
最后，进行仿真和实验验证，对设计进行优化。
四、性能分析4.1 效率分析LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有高效率的特点。
在谐振状态下，开关管的电压电流应力较低，损耗较小。
此外，软开关技术进一步降低了开关损耗，提高了整体效率。
4.2 稳定性分析该变换器具有较好的输入输出电压稳定性。
通过调节谐振频率和输入电压，可以实现输出电压的快速调整和稳定。
此外，双向全桥电路的设计使得能量可以在两个方向传递，提高了系统的灵活性和可靠性。
五、实验验证及结果分析为了验证基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的性能，我们搭建了实验平台并进行了一系列实验。
【政务民生】llc型串并联谐振变换器的设计与实现
llc型串并联谐振变换器的设计与实现嘿，科技迷们，你们是不是也对那些能把电能玩转得出神入化的装置充满了好奇？今天，咱们就来聊聊一个听起来就让人肾上腺素飙升的话题——LLC型串并联谐振变换器的设计与实现！这简直就是电子工程领域的“变形金刚”，让电能随心所欲地变换、传输，简直不要太酷！首先，咱们得明确一点：LLC型串并联谐振变换器，这玩意儿可不是闹着玩的。
它是现代电力电子系统中不可或缺的一环，尤其在高压直流输电、新能源发电等领域，那可是大放异彩啊！想象一下，如果电能没有这样一个高效、稳定的转换器，咱们家里的电器能这么乖乖听话吗？答案显然是NO！那么，这么神奇的东西到底是怎么设计出来的呢？别急，咱们慢慢来揭开它的神秘面纱。
设计LLC型串并联谐振变换器，首先得搞定它的电路结构。
这可是个技术活儿，得精确计算每个元件的参数，才能让整个系统达到最佳状态。
想象一下，你就像是一位精心雕琢的工匠，每一个电阻、电容、电感，都是你手中的“雕刻刀”，而那个完美的谐振变换器，就是你的艺术品！在这个过程中，有个特别重要的环节，那就是谐振频率的选择。
这就像给一首美妙的音乐定调一样，谐振频率选对了，整个系统就能和谐地“唱”出一首动人的歌。
选错了？嘿嘿，那可能就得面临效率低下、发热严重等一系列问题了。
那么，如何实现这个设计呢？这里面的门道可多了去了。
从元件的选择到电路的布局，每一个细节都不能马虎。
就拿元件选择来说吧，你得考虑到它的耐受电压、电流、温度等因素，稍有不慎，就可能让整个系统“罢工”。
而电路布局呢？更是得精打细算，每一寸空间都得利用到极致，才能保证系统的稳定性和可靠性。
当然啦，设计出来只是第一步，如何实现它才是关键。
在这个过程中，你可得做好充分的准备，因为“实践是检验真理的唯一标准”。
调试、测试、优化……每一个环节都不能少。
你可能会遇到各种各样的问题，比如谐振不稳定、波形失真等等。
但别忘了，每一次挑战都是成长的机会！说到这里，你是不是也对LLC型串并联谐振变换器充满了兴趣呢？别急，我还有个小问题要考考你：你觉得在未来的电力电子系统中，LLC型串并联谐振变换器还会有哪些新的应用场景呢？快来评论区分享你的看法吧！最后，我得说点有争议的观点了：虽然LLC型串并联谐振变换器已经取得了很大的成就，但随着科技的发展，它是否会被更先进、更高效的变换器所取代呢？这可真是个值得深思的问题啊！不过无论如何，我们都得感谢这些默默在科技前沿探索的工程师们，是他们让我们的生活变得更加美好！别忘了点赞收藏哦，让更多的小伙伴一起加入这场科技的盛宴吧！。
双向LLC谐振变换器的设计的开题报告
双向LLC谐振变换器的设计的开题报告开题报告：双向LLC谐振变换器的设计1. 研究背景及意义随着电子产品的普及和家庭用电器的不断升级，能源问题日益成为世界各国面临的巨大挑战。
因此，能量转换技术的研究和发展变得越来越重要。
谐振变换器是一种高效的能量转换器，在电源电子学领域得到了广泛的应用。
LLC谐振变换器是一种常见的谐振变换器，具有两端能流的特性，能够将能量高效地转换为所需的电压和电流。
双向LLC谐振变换器是LLC谐振变换器的一种扩展，它不仅能够将能量从输入端转移到输出端，还能够将能量从输出端反向传输到输入端，因此具有更高的灵活性和应用范围。
2. 研究内容和目标本文将主要研究双向LLC谐振变换器的设计和分析。
具体内容包括：（1）双向LLC谐振变换器的基本工作原理和特点。
（2）双向LLC谐振变换器的电路拓扑结构和性能分析。
（3）电路参数的选取和计算。
（4）基于PSCAD/EMTDC软件的双向LLC谐振变换器仿真与分析。
（5）实验平台的建立和实验数据的采集与分析。
通过对双向LLC谐振变换器的设计和仿真实验，旨在使该变换器具有更高的效率和更广泛的应用范围。
3. 技术路线和方法设计本文主要采用以下技术路线和方法：（1）理论分析：在熟练掌握双向LLC谐振变换器的基本原理和数学模型的基础上，采用电路分析法、电磁场理论等方法，深入研究其电路拓扑结构和特性，并进行理论分析。
（2）仿真模拟：采用PSCAD/EMTDC软件对双向LLC谐振变换器进行仿真分析。
通过对仿真结果的分析，进一步验证理论分析的可行性和正确性。
（3）实验验证：在搭建好实验平台后，对双向LLC谐振变换器进行实验研究。
通过实验数据的采集和分析，验证仿真结果和理论分析的可行性和正确性。
4. 预期研究成果和意义（1）本研究将深入研究双向LLC谐振变换器的基本原理和电路拓扑结构，为其进一步提高效率提供理论基础。
（2）通过对双向LLC谐振变换器的仿真和实验研究，找到影响其性能的关键参数，提出合理的优化方案，进一步提高其性能。
数字控制双向全桥LLC谐振变换器的研究
数字控制双向全桥LLC谐振变换器的研究摘要：本文研究了数字控制双向全桥LLC谐振变换器的设计与应用。
该变换器采用双向电流流通结构，具有高效、低功率损耗、可靠性高等优点。
在谐振电容、变压器参数设计方面，通过matlab建立了电磁模型，根据电磁模型进一步设计纸芯变压器，提高效率和稳定性。
同时，本文基于DSP实现了数字PID 控制器的设计和实现，有效改善了输出电压的稳定性和动态响应性能。
最后，通过仿真和实验验证了该变换器的性能和可行性。
关键词：双向全桥LLC谐振变换器；电磁模型；纸芯变压器；数字PID控制器；仿真与实验1. 引言随着电力电子技术的发展，各种类型的DC-DC变换器被广泛应用在电力系统中，而LLC谐振变换器是其中的一种。
由于该变换器具有高效、高可靠性、低功率损耗等优点，近年来被越来越多的应用在电力电子系统中。
双向全桥LLC谐振变换器在新能源领域和微网中的应用更是受到了广泛关注。
本文基于双向全桥LLC谐振变换器的原理，介绍了对该变换器的设计与实现。
主要研究内容包括电磁模型的建立、纸芯变压器参数的设计、数字PID控制器的实现等。
最后，通过仿真和实验验证了该变换器的性能和可行性。
2. 双向全桥LLC谐振变换器的原理双向全桥LLC谐振变换器的电路图如图1所示。
其中，Lr、Cr、Lm、Cm表示谐振电感、谐振电容、变压器原边电感、变压器副边电容，两个全桥电路分别表示正向和反向输电控制器。
通常情况下，变压器的两个副边分别连接负载和电源。
在变换器的工作过程中，当正向控制器开关开启期间，正向变压器产生的磁场和Lm、Cm构成的谐振电路产生共振，使谐振电容Cr被充电。
当正向控制器开关关闭时，电感Lr将贮存的能量释放到负载中。
变换器在反向工作模式下的工作原理与正向工作模式类似，这里不再赘述。
3. 电磁模型的建立为了提高变换器的效率和稳定性，本文建立了电磁模型，对变压器的参数进行优化设计。
在电磁模型的建立过程中，主要涉及谐振电容Cr设计和变压器原边电感Lm的选取。
《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》范文
《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展，DC-DC变换器在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
作为一种高效的电能转换设备，双向全桥DC-DC变换器能够实现在不同电压等级之间的能量双向流动。
而在众多变换器技术中，基于LLC（LLeakage Ckage）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其高效率、低损耗和良好的电压调整率等优点，受到了广泛关注。
本文将针对基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器展开研究，分析其工作原理、性能特点及优化方法。
二、LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的工作原理LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器主要由谐振网络、功率开关管和整流二极管等部分组成。
其工作原理主要基于谐振现象，通过调节谐振网络中的电感、电容和开关管的开关频率，实现能量的高效传输。
具体来说，当开关管开通时，输入电压对谐振电感进行充电，电感能量以磁场的形式存储起来；当开关管关断时，电感通过谐振电容放电，产生高频交流电压，进而驱动整流二极管实现能量的传输。
三、性能特点分析1. 高效率：由于LLC谐振技术能够有效降低开关损耗和导通损耗，因此基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有较高的转换效率。
2. 宽范围调压：通过调节谐振网络的参数和开关管的开关频率，可以实现输出电压的宽范围调整。
3. 良好的均流特性：在多模块并联系统中，各模块的均流效果较好，提高了系统的可靠性。
4. 易于实现软开关：LLC谐振技术使得功率开关管在高频工作时能够实现软开关，从而降低了开关损耗和电磁干扰。
四、优化方法研究1. 参数设计优化：针对不同的应用场景和需求，通过优化谐振网络的电感、电容和开关管的参数，以提高变换器的性能。
2. 控制策略优化：采用先进的控制策略，如数字控制、预测控制等，以提高变换器的动态响应速度和稳定性。
3. 拓扑结构优化：针对特定应用场景，通过改进拓扑结构，如采用多级式结构或模块化结构，提高变换器的可靠性和可维护性。
双向CLLLC谐振型直流变压器的分析与设计
第 34 卷 第 18 期 2898 2014 年 6 月 25 日
iS iS1,4 Ugs US iL1, iLm
S2 S4 Uin S1 S3
(c) 运行模态 3 [t2, t3]
S7 L1 C1 Lm C2 S8 S6 TR L2
Uo
S5
(d) 运行模态 4 [t3, t4]
图2
CLLLC 变换器运行时的模态等效电路图 Fig. 2 Operation modes of the proposed CLLLC converter
(School of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China) ABSTRACT: A bidirectional full-bridge CLLLC resonant converter is proposed based on the LLC resonant converter due to its advantages in achieving high efficiency and high power density. The proposed converter is fully soft switched and totally snubberless. Aiming at the application to DC-DC transformers, an improved design method is proposed based on detailed analysis about CLLLC converter’s voltage gain characteristic, soft switching restriction and efficiency with the first harmonic approximation method. Finally, a prototype which interfaces 400~48 V dc buses with a power rating of 1kW was built. Using the prototype converter, experimental results were obtained to verify the performance of the proposed topology and design method. The highest applicable conversion efficiencies for the bidirectional operational modes exceed 95%. KEY WORDS: bidirectional converter; LLC resonant converter; soft switching; first harmonic approximation method; DC-DC transformer 摘要：提出一种双向全桥 CLLLC 谐振型直流变换器，在保 持 LLC 谐振变换器高效率和高功率密度等优点的同时，具 备双向传输能量的能力。 所提的变换器无论正向还是反向工 作， 不需任何缓冲电路即可实现软开关。 在采用基波分析法 对所提 CLLLC 谐振变换器电压增益特性、软开关实现条件 和变换效率进行分析的基础上， 针对其在直流变压器中的应 用提出相应的参数优化设计方法。 搭建一台 1 kW、 400~48 V 的实验样机， 实验结果证实了所提结构和设计方法的可行性 和有效性。该 CLLLC 谐振变换器样机在双向工作模式时的 最大效率可达 95%。 关键词：双向变换；LLC 谐振变换器；软开关；基波分析 法；直流变压器
双向全桥CLLC谐振变换器的混合式控制策略
双向全桥CLLC谐振变换器的混合式控制策略传统能源的日益匮乏,国内生态环境的不断恶化,使得新能源研究迫在眉睫,以风能、太阳能、生物质能为代表的新能源技术正成为能源技术发展的主力军,而其中起着重要作用的电力电子技术也随之快速发展。
如何消除开关损耗,降低电磁干扰,提高能量转换效率一直是电力电子技术行业所关注的问题,而作为能量转换关键环节的双向DC/DC变换器自然就成为了解决这些问题的突破点,故研究高效高频的双向DC/DC变换器将变得具有重要意义。
传统LLC谐振变换器作为双向DC/DC变换器中的一个代表,其技术已日趋成熟。
而CLLC谐振变换器在继承传统LLC谐振变换器相关优点的基础上,其在谐振网络部分的右侧比传统LLC谐振变换器额外增加了一个电容,这使其正向运行时在正向第二谐振频率点的直流增益小于1,反向运行时在反向第二谐振频率点的直流增益大于1。
让它能更适合应用在正向降压、反向升压的工作环境中。
但目前相关文献对其特点分析的过程和深度不充分,本文对其相应的特点进行补充分析。
并为了适应新能源宽范围的输入电压和更多的应用场合,结合变频控制和移相控制各自的特点,采用一种混合控制策略开展实验研究,为CLLC谐振变换器应用研究提供一种控制策略的参考方案。
首先,运用基波近似法得出谐振变换器正反向运行时的直流增益和正反向运行时各自的第一、二谐振频率;并分析了全桥CLLC谐振变换器正向变频运行和正向移相运行的工作过程。
再将CLLC谐振变换器与传统LLC谐振变换器进行对比,叙述了两者谐振网络的区别,并分析了CLLC低压侧额外电容在CLLC变换器运行过程中的作用;明确了CLLC变换器正向稳态工作区域。
其次对混合控制策略进行了合理性分析,对CLLC谐振变换器正向变频开环运行、反向变频开环运行,正向移相开环运行进行了仿真,验证了混合控制策略的可行性和正确性。
并根据实验条件确定了研究的具体技术指标,对所选定的主电路进行参数的设计计算。
《2024年基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》范文
《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的不断发展，DC-DC变换器作为电力转换的核心设备，其性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。
近年来，基于LLC（L-C-L）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其高效率、低损耗、宽电压范围等优点，在新能源、电动汽车、储能系统等领域得到了广泛的应用。
本文旨在研究基于LLC 谐振的双向全桥DC-DC变换器的原理、设计及优化方法，为实际应用提供理论依据。
二、LLC谐振变换器的基本原理LLC谐振变换器是一种采用谐振原理进行能量传递的DC-DC 变换器。
其基本结构包括输入电源、全桥逆变电路、谐振腔（包括L1、L2、C）和输出整流电路。
当开关管工作时，通过控制开关管的通断，使逆变电路输出高频方波电压，与谐振腔中的电感、电容发生谐振，从而实现能量的传递和转换。
三、双向全桥DC-DC变换器的设计双向全桥DC-DC变换器是在LLC谐振变换器的基础上，增加了反向能量传输的功能。
其设计主要涉及到主电路参数的设计、控制策略的制定以及驱动电路的设计等方面。
1. 主电路参数设计：主要包括输入电压范围、输出电压范围、功率等级等参数的确定，以及谐振腔中电感、电容的选取和计算。
2. 控制策略的制定：针对双向全桥DC-DC变换器的特点，制定合适的控制策略，如移相控制、PWM控制等，以实现能量的高效传输和系统的稳定运行。
3. 驱动电路的设计：为了保证开关管的正常工作，需要设计合适的驱动电路，包括驱动电源的选择、驱动电路的拓扑结构等。
四、优化方法及性能分析针对基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器，可以从以下几个方面进行优化：1. 优化谐振腔的设计：通过调整电感、电容的参数，使系统在更宽的输入电压范围内实现谐振，从而提高系统的效率和稳定性。
2. 改进控制策略：根据实际需求，采用更先进的控制策略，如数字控制、智能控制等，以提高系统的动态响应速度和精度。
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目前常见的全桥零电压开关变换器主要有两 种： 脉宽调制全桥零电压开关变换器和全桥L L C 谐 振 变 换 器 。脉宽调制全桥零电压开关变换器的主要 缺点是当负载减小时， 变压器漏感上 存 储 的 能 量 不 足以使开关管的结电容完成充放电， 导致滞后桥臂 开 关 管 的 零 电 压 导 通 ZVS(zero voltage switching)丢 失。 因此， 能使其在全 开关管的Z V S
第 15卷 第 1 期
电
源
学
报
Vd.15 Wo.l Jan. 2017
2017 年 1 月
Journal 〇 ? Power Supply
中图分类号： TM46 文献标志码：A
D 01： 10.13234/j.issn.2095-2805.2017.1.92
一种全桥双谐振 CLL谐振变换器的 分析与设计
姜龙飞， 张展望
(西 南 交 通 大 学 电 气 工 程 学 院 ， 成 都 610031)
摘要： 提 出 一 种 全 桥 双 谐 振 CLL 谐 振 D C -D C 变 换 器 拓 扑 。 该变换器有两个谐振网络， 共用一个变压器。 该 谐振变换器能在全负载范围内， 实 现 开 关 管 的 零 电 压 导 通 ZVS( zero voltage switching) 和 副 边 整 流 二 极 管 的 零 电 流 关 断 ZCS(zero current .w itc h in g ), 变 换 器 开 关 管 的 开 关 损 耗 低 ， 同时消除了二极管的反向恢复损耗， 实现较 高效率， 适 用 于 分 布 式 电 源 系 统 中 的 直 直 变 换 模 块 。 采 用 基 波 分 析 FHA (fundamental harmonic approximation) 方 法对该谐振变换器进行分析， 得到 了该变换器的直流增益特性。最 后 ， 制 作 了 一 台 200 W 的 实 验 样 机 ， 验证了 理论分析的正确性。 关键词： CLL 谐 振 变 换 器 ； 零电压开关； 双谐振； 环流损耗
导通， 就 显 得 尤 为 重 要 。解决以上问题的方法主要 有： ①利用变压器的漏感[ 1 ， 2 ]或 者 串 联 一 个 电 感 ， 漏 电 ， ZVS 宽，
第 1期
姜龙飞， 等： 一种全桥双谐振 CLL谐振变换器的分析与设计
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严重， 变压器匝比越小， 原边反馈电流越大， 导致开 关 管 的 导 通 损 耗越大;漏感与二极管结电容谐振， 引 起严重的寄生震荡， 增大了开关损耗和开关噪声。 ② 添加饱和电感代替漏感， ZVS范围增大， 解决了占 空 比 丢 失 问 题 ，减小了开关管和整流二极管的电压 应力， 减小 了 副边的寄生震荡和开关噪声， 但是变换 器体积显著增大。 ③外加辅助变压器[ & ， 7%， 利用变压器 励磁电感上的能量能够使变换器在全负载范围内实 现 ZVS ， 但是增加了 1 个 变 压 器 和 2 个 开 关 管 ， 增大 了变换器的体积。 ④添加耦合电感[ 8 %， 增大了 Z V S 范 围， 环 流 损 耗 低。 ⑤ 添 加 1 个 变 压 器 和 1 个耦合电感 [ 9 ] ， 使 变 换 器 能 够 在 全 负 载 范 围 内 实 现 ZVS ， 但增大 了满载损耗。 ⑥添加辅助电路[ 1 , ] ， 能够在全负载范围 内 实 现 ZVS, 但是电路复杂且增大了环流损耗。全桥 LLC 谐 振 变 换 器 [11]能在全负载范围内实现开关管 Z V S 和 副 边 整 流 二 极 管 零 电 流 关 断 ZCS (zero cur rent switching)， 但是变换器的环流损耗不随负载减 轻而明显减少， 使轻载效 率 低 。 因此， 为了解决这些问题， 本文提出了 一种全 桥 双 谐 振 C LL 谐 振 变 换 器 。该 变 换 器 能 够 在 全 负 载范围内实现开关管零电压导通和副边整流二极 管零电流关断， 开关损耗低， 效率高， 环流损耗低。
分布式电源系统 D P S (distributed power system) 具 有干扰小、 损耗低、 可靠性高等优点广泛应用于计 算机供电系统和通信电源系统中，其中全桥变换器 在 其 前 端 变 换 器 结 构 的 后 级 D C /D C 模块中被 广 泛 采 用 。全 桥 零 电 压 开 关 变 换 器 F B Z V S (full-bridge zero voltage switching converter) 具 有 零 电 压 导 通 、 高效率、 高功率密度、 电压应力适中等优点， 成为目 前全桥变换器的研究热点之一。
Analysis and Design of a Full-bridge CLL Resonant Converter with Double Resonant Tanks
J I A N G Longfei , Z H A N G Zhanwang
(School of Electrical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)
A bstract ：In this paper, a full-bridge CLL resonant converter with double resonant tanks is presented. The converter is consisted of double resonant tanks, sharing a transformer. This topology can achieve zero-voltage switching (ZVS"and zero-current switching(ZCS)for output rectifier from zero load to full load, and the switching loss of transistor switching is low. The reverse recovery losses of rectified diode is eliminated so that the higher efficiency is achieved. These make the converter rly suitable in DC/DC module of distributed power supply system. To obtain the dc characteristic of the converter, the fundamental harmonic approximation (FHA) is adopted. and finally a prototype 200 W full-bridge CLL resonant converter with double resonant tanks is designed and built to verify the proposed design method. Keywords ： CLL resonant converter; zero voltage switching; double resonant tanks; circulating current loss