LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究 移相全桥和LLC区别
LLC谐振式DCDC变换器的研究
中图分类号：TM461 密级：公开UDC ：621.3学校代码：10082 硕士学位论文LLC 谐振式DC/DC 变换器的研究论文作者：高一凡指导教师：孙鹤旭 教授企业指导教师：苏志华 高工申请学位类别：工程硕士学科、领域：电气工程所在单位：电气学院答辩日期：2019年5月Classified Index：TM461 Secrecy Rate：P ublicized UDC：621.3 University Code：10082Hebei University of Science and TechnologyDissertation for the Master DegreeThe Study of the LLC Resonant DC/DCConverterCandidate：Gao YifanSupervisor: Prof. Sun HexuAssociate Supervisor：Engi.Su ZhihuaAcademic Degree Applied for：Master of engineeringSpeciality：Electric EngineeringEmployer：School of electrical engineeringDate of Oral Examination:May, 2019河北科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
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。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
《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。
llc电路 全桥 半桥 移相角
LLC电路、全桥、半桥、移相角一、LLC电路LLC电路是一种电源转换电路，它结合了电感器、电容器和半导体开关器件。
LLC电路能够实现高效、高功率密度的电能转换，广泛应用于各种电子设备和系统中，如服务器、通信设备和计算机等。
LLC电路的主要特点是能够实现宽范围的频率变化，同时保持高效率。
二、全桥电路全桥电路是一种将四个开关管或整流器连接成电桥结构的电路。
在全桥电路中，当开关管处于导通状态时，电流可以通过电桥的半边流动，从而实现整流或逆变的功能。
全桥电路的应用广泛，可以用于DC-DC转换器、电机控制器和逆变器等场合。
三、半桥电路半桥电路是一种将两个开关管或整流器连接成电桥结构的电路。
与全桥电路相比，半桥电路的结构较为简单，成本较低。
半桥电路可以用于多种场合，如逆变器、电机驱动器和LED驱动器等。
在半桥电路中，可以通过改变开关管的开关状态来调节输出电压或电流的大小。
四、移相角移相角是指在交流电路中，由于电感、电容等元件的存在，导致电压和电流之间存在的相位差。
这个相位差可以通过改变电路元件的参数或控制开关管的开关状态来调节。
在逆变器等场合中，通过调节移相角可以实现对输出电压或电流的相位和幅值的控制。
五、LLC电路与其他电路的比较1.LLC电路与全桥电路的比较：LLC电路和全桥电路都可以实现整流或逆变的功能，但LLC电路具有更高的效率和更宽的频率变化范围。
此外，LLC电路的开关频率较高，可以减小电感的体积和重量，使得整个电路更加紧凑和高效。
全桥电路则具有较高的电流容量，适用于需要大电流输出的场合。
2.LLC电路与半桥电路的比较：LLC电路和半桥电路相比，LLC电路具有更高的开关频率和更高的效率，同时具有更低的噪声和更小的体积。
半桥电路则具有较低的成本和简单的结构，适用于对效率和体积要求不高的场合。
3.LLC电路与移相角的比较：LLC电路和移相角是两种不同的技术，LLC 电路是一种电源转换电路，而移相角则是调节交流电路中电压和电流相位差的一种技术。
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究移相全桥和LLC区别
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究移相全桥和LLC区别LLC串联谐振全桥DC-DC变换器是一种高效率的电力转换器，在许多应用中被广泛使用。
它可以实现高频率的电力转换，并具有快速的动态响应和低噪声特性。
与传统的移相全桥变换器相比，LLC变换器具有以下几点不同之处。
首先，移相全桥变换器是一种自振变换器，它的输出电压和输入电压之间的变换是通过改变谐振电感的相位来实现的。
这种变换方式能够提供高效率，但在高转换比时可能会出现电压换流问题。
而LLC变换器采用串联谐振网络，可以消除电压换流问题，并且提供更稳定的输出电压。
其次，移相全桥变换器的控制方式是通过改变谐振电感的频率来控制输出电压和输入电压之间的变换。
这种频率调制可以实现精确的电压调节，但需要更复杂的控制算法。
而LLC变换器采用谐振电容和谐振电感的并联谐振，能够通过改变谐振频率来实现精确的电压调节。
同时，LLC变换器的控制方式更简单，可轻松实现开环或闭环控制。
此外，LLC变换器还具有更低的开关损耗和更高的功率密度。
由于谐振网络可以在零电压或零电流点进行开关切换，因此LLC变换器的开关频率可以设置得相对较高，从而减少开关损耗。
与此同时，LLC变换器的谐振网络能够实现较高的功率密度，因为它可以有效地利用电流和电压的变化。
最后，LLC变换器还具有较低的EMI噪声和较少的谐振峰。
由于LLC变换器采用谐振网络，可以在零电压或零电流点进行开关切换，从而减少开关干扰和EMI噪声。
与此同时，LLC变换器还能够通过调节谐振频率来抑制谐振峰，从而减少谐振峰对系统的影响。
综上所述，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器相对于传统的移相全桥变换器具有更稳定的输出电压、更简单的控制方式、更低的开关损耗和更高的功率密度。
因此，在高效率、高转换比和高功率密度的应用中，LLC变换器通常是更为理想的选择。
《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、引言随着电动汽车、可再生能源等领域的快速发展，DC-DC变换器作为电源系统中的关键设备，其性能的优劣直接影响到整个系统的效率与稳定性。
近年来，基于LLC（Lamp Lade & Capacitor）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其在宽输入电压范围、高转换效率和低电磁干扰（EMI）等方面的优异表现，逐渐成为研究热点。
本文将详细探讨这一类变换器的工作原理、设计方法以及应用前景。
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变换器是一种新型的电力电子变换器，其工作原理基于谐振现象。
在电路中，通过控制开关管的通断，使电路中的电感、电容和开关管等元件产生谐振，从而实现能量的高效传输。
与传统的DC-DC变换器相比，LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有更高的转换效率和更低的电磁干扰。
该变换器由两个全桥电路组成，每个全桥电路包含四个开关管。
通过控制开关管的通断，可以实现能量的双向流动。
在正向传输过程中，输入侧的全桥电路将直流电转换为高频交流电，经过LLC谐振网络后，再由输出侧的全桥电路整流为直流电输出。
在反向传输过程中，则相反。
三、设计方法设计LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器时，需要考虑多个因素，如输入电压范围、输出电压要求、转换效率等。
设计过程中主要包括以下几个步骤：1. 确定电路拓扑结构：根据应用需求选择合适的电路拓扑结构，如全桥电路、半桥电路等。
2. 确定谐振元件参数：包括谐振电感、谐振电容和谐振频率等参数的设计与选择。
3. 控制策略设计：根据应用需求设计合适的控制策略，如PWM控制、SPWM控制等。
4. 仿真验证：通过仿真软件对电路进行仿真验证，确保设计的合理性和可行性。
四、应用前景LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器在多个领域具有广泛的应用前景。
首先，在电动汽车领域，该变换器可用于电池管理系统，实现电池的充放电管理以及能量回收等功能。
全桥LLC谐振电源的与研究理论部分
全桥LLC谐振电源的与研究理论部分毕业设计（论文）题目：全桥LLC谐振电源的设计与研究理论部分专业年级2009级电气工程及其自动化学号姓名指导教师尹斌评阅人王仲夏2013年6月中国马鞍山本科毕业设计（论文）任务书Ⅰ、毕业设计（论文）题目：全桥LLC谐振电源的设计与调试-理论部分Ⅱ、毕业设计（论文）工作内容（从专业知识的综合运用、论文框架的设计、文献资料的收集和应用、观点创新等方面详细说明）：随着软开关技术和并联均流的发展，高性能的大功率高频开关电源的研究与开发已成为电力电子领域的重要研究方向，高频化,高效率，高功率密度和低损耗，低EMI噪声是DC/DC变换器的发展趋势，全桥LLC谐振变换器能够实现全负载范围下原边开关管ZVS，副边整流管ZCS,有效解决了移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器存在的问题，使得LLC谐振拓扑结构成为电力电子技术领域研究的热点。
本课题以全桥LLC谐振变换器为研究内容，并与移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器进行比较，总结二者优缺点，接着对变换器工作原理进行详细研究，建立数学模型，运用MATLAB仿真证明理论分析的正确性。
最后，搭建220V-40A 全桥LLC谐振变换器实验平台，验证理论分析的正确性和设计方法的合理性。
具体工作的步骤、内容、要求安排如下：1.绪论，介绍研究的背景。
2.以全桥LLC谐振变换器为研究内容，并与移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器进行比较总结二者优缺点。
3.对变换器工作原理进行详细研究，建立数学模型，运用MATLAB仿真证明理论分析的正确性。
4.总结论文。
Ⅲ、进度安排：第1周～第2周（2周）：根据毕业设计任务和要求，收集、查阅和研究学习相关的信息和资料：确定相应的技术方案和实施过程及规划；第3周～第5周（3周）：撰写论文初稿，查阅相关资料进行修改；第6周～第9周（4周）：设计电路图，调试硬件；第10周～第12周（3周）：完成MATLAB软件设计；第13周～第14周（2周）：充实论文，后期检查整改。
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究 移相全桥和LLC区别
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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
II
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名： 日期： 年 月 日
1
限，又可分为一象限、二象限、三象限和四象限。 (2)逆变：实现DC/AC 变换 逆变就是实现直流到交流的功率变换。如不间断电源UPS，系统平时利用充电式 电池储存电能，一旦交流电源中断，便可以把储存在电池中的直流电转换成交流电来 维持正常供电。 (3)变频：实现AC/AC(AC/DC/AC)变换 变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案， 工频电源通过整流器变成固定的 直流电压，然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器，将直流电压逆变成电 压、频率可变的交流输出电源，输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机实 现无级调速。 (4)斩波：实现DC/DC(AC/DC/DC)变换 DC/DC 变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压。 当今软开关技术使直流 变换器发生了质的飞跃。 日本NemicLambda 公司最新推出的一种采用软开关技术的高 频开关电源模块RM系列，其开关频率为200～300kHz，功率密度已达到27w/cm3。采用 同步整流器MOSFET，代替肖特基二极管使整个电路效率提高到90%以上。 (5)静止式固态断路器：实现无触点的开关、断路器的功能，控制电能的通断。
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的工作原理是将全桥拓扑结构与LLC 谐振拓扑结构相结合。
变换器的输入端采用全桥结构，输出端采用谐振电路结构。
在输入端，通过控制两个辅助开关的开通和关闭，实现了相对零电压开关和相对零电流开关。
在输出端，谐振电路由电容、电感和电阻构成，通过控制开关管的导通和关断，实现了谐振振荡。
通过这样的工作原理，LLC串联谐振全桥DC/DC变换器可以实现高效率的功率转换。
LLC串联谐振全桥DC/DC变换器具有一系列优点。
首先，由于采用了全桥结构，输入电压范围广泛，可以适应各种不同的电源。
其次，由于采用了LLC谐振结构，能够实现高效并且低噪音的输出。
此外，该变换器还具有可调性好、响应速度快、波形质量高、设计简单等优点。
在研究LLC串联谐振全桥DC/DC变换器时，可以从以下几个方面进行深入研究：1.拓扑结构设计：根据应用需求，设计适合的LLC串联谐振全桥DC/DC变换器拓扑结构，选择合适的电阻、电容和电感等元器件。
2.开关管选择与控制：选择合适的开关管，并设计合理的开关管控制策略，实现零电流开关和零电压开关。
3.谐振电路设计：设计合适的谐振电路，包括电容、电感和电阻的参数选择，以及谐振频率和谐振频率范围的确定。
4.功率转换效率研究：研究LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的功率转换效率，分析其与输入电压、输出电压、负载等因素的关系，优化变换器性能。
5.控制策略研究：研究合适的控制策略，实现LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的稳定工作，提高系统动态响应性能。
除了理论研究，还可以进行仿真和实验验证。
利用软件仿真工具，如Matlab/Simulink、PSIM等，进行LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的性能分析和优化。
并且利用实验平台，搭建LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的实验系统，验证理论研究成果的正确性。
总结来说，LLC串联谐振全桥DC/DC变换器是一种高效率、高性能的直流-直流变换器。
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独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果
直流－直流变换器
软开关
串联谐振
小信号模型
I
Abstract
In DC/DC converter applications, high frequency, high power density and high efficiency is the development trend. Traditional hard-switched converters restrict the development of DC/DC converter.Phase-shift Full Bridge PWM ZVS DC/DC converter has been widely used owing to its ZVS condition of main switches. But it still has some disadvantages, for example: lagging-arm switches is hard to achieve ZVS in light load conditions; rectifier diode have unavoidable recovery problems and they not only cause great secondary loss, but also increase the voltage stress of the rectifier diodes; converter can achieve high efficiency in low input DC voltage conditions but low efficiency in high input DC voltage conditions, this kind of efficiency characteristic restricts its applications on high input DC voltage occasions and high-quality converters which have hold-up time requirements.Fortunately, as one focus in DC/DC converters research fields nowadays, LLC series resonant Full Bridge DC/DC converter can solve these problems successfully. But owing to its complexity caused by multi-resonant process, it’s hard to analyze, design and control. So LLC series resonant Full Bridge DC/DC converter has biggish research value. In this paper, LLC series resonant Full Bridge DC/DC converter is analyzed in detail. Based on the fundermental element simplification method, the mathematics model of the converter is obtained, the conditions to achieve ZVS are given. Steady working region of LLC series resonant Full Bridge DC/DC is confirmed, the relations between input and output voltage depending on switching frequency and load conditions are given. Simulation results prove the correctness of the theory. In order to design controller, small-signal model of the converter must be given. In this paper, the small-signal model of LLC series resonant Full Bridge DC/DC converters is deduced using Extended Desicribing Function Method. Also, stability of the converter is analysed and controller is designed to meet the requirments of dynamic process. Simulation results prove the correctness of theory. Based on theory analysis, a 500w prototype circuit is designed, and the design steps is given. The experimental results prove the efficiency of the converter. Keywords: DC/DC converter Soft-switching Series-resonant Small-signal model
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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
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限，又可分为一象限、二象限、三象限和四象限。 (2)逆变：实现DC/AC 变换 逆变就是实现直流到交流的功率变换。如不间断电源UPS，系统平时利用充电式 电池储存电能，一旦交流电源中断，便可以把储存在电池中的直流电转换成交流电来 维持正常供电。 (3)变频：实现AC/AC(AC/DC/AC)变换 变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案， 工频电源通过整流器变成固定的 直流电压，然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器，将直流电压逆变成电 压、频率可变的交流输出电源，输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机实 现无级调速。 (4)斩波：实现DC/DC(AC/DC/DC)变换 DC/DC 变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压。 当今软开关技术使直流 变换器发生了质的飞跃。 日本NemicLambda 公司最新推出的一种采用软开关技术的高 频开关电源模块RM系列，其开关频率为200～300kHz，功率密度已达到27w/cm3。采用 同步整流器MOSFET，代替肖特基二极管使整个电路效率提高到90%以上。 (5)静止式固态断路器：实现无触点的开关、断路器的功能，控制电能的通断。
华中科技大学 硕士学位论文 LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的研究 姓名：宫力 申请学位级别：硕士 专业：电力电子与电力传动 指导教师：李晓帆 20060428
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。
1.2 开关电源和 DC/DC 变换器的发展趋势
从技术上看，几十年来推动电力电子技术水平不断提高的主要标志是[3][4][5][6][7]： (1) 高频化 新型高频功率半导体器件如功率 MOSFET 和 IGBT 的开发，使实现开关电源高频 化有了可能。从而使中小型开关电源工作频率可达到 400kHz(AC/DC)和 1MHz(DC/DC) 的水平。超快恢复功率二极管、MOSFET 同步整流技术的开发也为高效、低电压输出 (3V 以下)开关电源的研制有了可能。现正探索研制耐高温的高性能碳化硅功率半导 体器件。 (2) 软开关 软开关技术使高效率、高频开关变换器的实现有了可能。传统 PWM 开关电源按 硬开关模式工作，开关损耗大。开关电源高频化可以缩小体积重量，但开关损耗却更 大。为此必须研究开关电压/ 电流波形不交叠的技术，即所谓零电压/ 零电流开关技 术，或称软开关技术。小功率软开关电源效率可提高到 80-85% 。70 年代谐振开关电