(完整版)LLC串联谐振全桥DC-DC变换器的研究硕士学位毕业设计
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。
《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。
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。
全桥 LLC 谐振电源的设计与研究 理论部分_毕业设计论文 精品
1.1.2
分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多。对其性能要求越来越高。除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。这样其平均无故障工作时间才越来越长，可靠性越来越好。因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。例如：二十年前Lucent公司开发出第一个半砖DC/DC时，其输出功率才30W，效率只有78%。而如今半砖的DC/DC输出功率已达到300W，转换效率高达93.5%。
关键词：谐振变换器，软开关，基波分析方法，过流保护，损耗分析
Abstract
In DC/DC converter applications, high frequency, high power density, high efficiency is the development trend. As a focus in DC/DC converters research fields nowadays, LLC series resonant converter can solve well these problems such as hard to achieve ZVS in light load and revere recovery problems, also work well without any load, and the current through the resonant network is response to the variation on load. Just with the advantages comparing to the series converter or the parallel converter, it can be widely focused on and used nowadays.
《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。
《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，其性能和效率成为了研究的重点。
双向全桥DC-DC 变换器作为一种能够实现能量双向流动的变换器，在电动汽车、不间断电源、储能系统等领域有着广泛的应用。
而LLC谐振技术因其高效率、低应力等优点，被广泛应用于高频开关电源中。
因此，基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、LLC谐振技术概述LLC谐振技术是一种适用于DC-DC变换器的高效能量传输技术。
它利用电容、电感和谐振电路之间的耦合作用，使变换器能够在较高的频率下工作，从而实现高效率的能量传输。
LLC谐振变换器具有软开关特性，能够降低开关损耗和电磁干扰，提高系统的可靠性。
三、双向全桥DC-DC变换器的工作原理双向全桥DC-DC变换器是一种能够实现能量双向流动的变换器。
它通过控制开关管的通断，实现能量的传递和回收。
在正向工作时，能量从输入端传递到输出端；在反向工作时，能量从输出端回收并传递回输入端。
双向全桥DC-DC变换器具有高效率、高功率密度、灵活的能量管理等特点。
四、基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的设计与分析针对传统双向全桥DC-DC变换器的缺点，我们提出了基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器。
该变换器利用LLC谐振技术的高效能量传输特性和软开关特性，提高了系统的效率和可靠性。
我们详细分析了该变换器的工作原理、电路结构、参数设计等方面。
首先，我们设计了基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的电路结构。
该电路由输入电源、两个全桥电路、LLC谐振电路和输出负载等部分组成。
其中，LLC谐振电路由电容、电感和开关管组成，实现了能量的高效传输和软开关特性。
其次，我们进行了参数设计。
根据应用需求和系统要求，我们确定了主要参数如输入电压、输出电压、开关频率等。
同时，我们还进行了仿真分析，验证了设计方案的可行性和正确性。
《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、低损耗、宽范围调压等优点，受到了广泛关注。
本文旨在深入研究基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的原理、特性和设计方法。
二、LLC谐振技术概述LLC谐振技术是一种广泛应用于DC-DC变换器的技术，其核心在于通过电感、电容和电容之间的谐振来实现高效能量传输。
LLC谐振电路由一个谐振电感、两个谐振电容和负载组成，能够实现在不同输入电压和负载条件下，输出稳定的电压和电流。
此外，LLC谐振电路具有较低的导通损耗和较高的效率，适用于高功率应用。
三、双向全桥DC-DC变换器结构基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器由两个全桥电路组成，分别连接在输入和输出端。
通过控制开关管的通断，实现能量的双向传输。
该变换器具有以下特点：1. 高效率：由于采用LLC谐振技术，能量传输效率高。
2. 宽范围调压：通过调整谐振参数，可实现宽范围调压。
3. 双向性：可实现能量的双向传输，适用于电池充放电等应用。
四、工作原理与特性分析基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的工作原理主要涉及开关管的通断控制和能量的传输过程。
当开关管按照一定规律通断时，会在输入端和输出端之间形成谐振电流，从而实现能量的传输。
在分析该变换器的特性时，需考虑以下因素：1. 电压增益：通过调整开关管通断时间和谐振参数，实现不同电压增益的需求。
2. 软开关特性：LLC谐振电路具有软开关特性，可降低开关损耗。
3. 效率与损耗：分析在不同工作条件下，变换器的效率和损耗情况。
五、设计与优化方法针对基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的设计，需考虑以下因素：1. 参数设计：包括谐振电感、谐振电容和开关管的选择与计算。
2. 控制策略：根据应用需求，设计合适的开关管通断控制策略。
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学校代码10487 密级硕士学位论文LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringResearch on LLC Series Resonant Full-BridgeDCDCConverterCandidate ：Gong LiMajor ：Power Electronics and Electric DriveSupervisor：Professor Li XiaofanHuazhong University of Science and TechnologyApril, 2006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，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。
保密□，在_____年解密后适用本授权书。
不保密□。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：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DCDC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 DCDC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DCDC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 DCDC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DCDC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DCDC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AbstractIn DCDC converter applications, widely used owing to its ZVS condition of main switches. But it still light load conditions; rectifier diode achieve low input DC voltage conditions but low efficiency in DCDC converters research fields nowadays, LLC series resonant Full Bridge DCDC converter can solve these problems successfully. But owing to its complexity caused by multi-resonant process, it’s and control. So LLC series resonant Full Bridge DCDC converter this paper, LLC series resonant Full Bridge DCDC 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 DCDC 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 DCDC 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: DCDC converter Soft-switching Series-resonant Small-signal model目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论1.1电力电子技术的概况 (4)1.2开关电源和DCDC变换器的发展趋势 (6)1.3软开关技术 (8)1.4本文研究的主要内容 (10)2 LLC串联谐振全桥DCDC变换器的基本原理2.1移相全桥PWM ZVS变换器的基本拓扑结构和工作过程 (11)2.2MOSFET和IGBT性能比较 (15)2.3LLC串联谐振变换器工作原理分析和工作区域划分 (17)2.4小结 (35)3 LLC串联谐振全桥变换器小信号建模和控制系统设计3.1开关电源小信号建模的方法概述 (35)3.2扩展描述函数法建模的基本原理 (36)3.3LLC串联谐振全桥DCDC变换器的小信号建模 (40)3.4LLC串联谐振变换器小信号模型和稳定性分析 (46)3.5控制器的设计和实现 .......................................... (错误！未定义书签。
)3.6小结....................................................................... (错误！未定义书签。
)4 主电路和控制电路设计4.1主电路参数设计 .................................................. (错误！未定义书签。
)4.2控制电路设计 (54)4.3小结 (59)5 实验结果与分析5.1实验波形分析 (60)5.2实验结论 (65)全文总结 (67)致谢 (68)参考文献 (69)附录I 攻读硕士期间公开发表的论文 (72)1 绪论1.1电力电子技术的概况电力电子技术是电工技术的分支之一，应用电力电子器件和以计算机为代表的控制技术对电能特别是大的电功率进行处理和变换是电力电子技术的主要内容[1][2]。
在现代工业、交通、国防、生活等领域中，除变比固定的交流变压器以外，大量需要其他各种类型的电力变换装置和变换系统，将一种频率、电压、波形的电能变换为另一种频率、电压、波形的电能，使用电设备处于各自理想的最佳工作情况，或满足用电负载的特殊工作情况要求，以获得最大的技术经济效益。
经过变换处理后再供用户使用的电能占全国总发电量的百分比值的高低，已成为衡量一个国家技术进步的主要标志之一。
2000年末，美国发电站生产的40%以上的电能都是经变换或处理后再提供负载使用，预计到21世纪二、三十年代，美国发电站生产的全部电能都将经变换或处理后再供负载使用。
当今世界环境保护问题日益严重，广泛采用电力电子技术后，可以节省大量的电力，这就可以节约大量资源和一次能源，从而改善人类的生活环境。
此外，如果在电力系统的适当位置设置电力变换器或电力补偿器，能显著改善电力系统的运行特性。
因此电力电子技术具有巨大的技术，经济意义[1]。
1.1.1 电力电子变换的基本原理用电设备将电能转变为光能、热能、化学能和机械能。
光、热、化学反应和机械能的调节和控制，可以通过改变通用设备电源电压的大小或频率方便地实现。
电源可分为两类：一是直流电源；二是交流电源。
电力变换包括电压电流的大小、波形及频率的变换。
因此电力变换可划分为五类基本变换，相应地有五种电力变换电路或电力变换器[1][2]。
(1)整流：实现ACDC 变换ACDC 变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的。
功率由电源流向负载的称为整流；功率由负载返回电源的称为有源逆变。
ACDC 变换按电路的接线方式，可分为半波电路、全波电路；按电源相数，可分为单相、三相、多相；按电路工作象限，又可分为一象限、二象限、三象限和四象限。