CLCL谐振软开关DC_AC变换器_王议锋

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。其次，在可再生能源领域，该变换器可用于太阳能、风能等分布式能源系统的并网和离网运行控制。此外，在航空航天、船舶等领域的电源系统中，该变换器也具有广阔的应用空间。

具有功率因数校正功能的谐振无桥ACDC变换器

电气传动2021年第51卷第22期ELECTRICDRIVE2021Vol.51No.22

摘要：基于Boost的变换器因为构造简单而被用于各种非独立升压设备之中，比如功率因数校正器（PFC）。

在开关频率比较高的情况下，该逆变器的功率密度可适当提高以减小元件尺寸。为了减少其损耗，提出了一

种谐振无桥PFC变换器，可为所有半导体提供软开关功能。该结构可为开关提供零电压开关功能，为二极管

提供零电流开关功能。在提出的结构中，即便电感很小，输入电流也是具备固有的正弦低THD。因此，在不需

要电流控制回路情况下，它可以保持较高的输入功率因数，进而降低了控制电路的复杂性。实验结果表明，跟

采用相同元件的传统交错并联Boost变换器相比较，所提的变换器具有接近单位功率因数特性，并且满负载时

效率提高了近2%。

关键词：交直流变换器；无桥；高频；功率因数校正；软开关

中图分类号：TM28文献标识码：ADOI：10.19457/j.1001-2095.dqcd21806

ResonantBridgelessAC/DCConverterwithPFCCapability

ZHULiyang1，SUNMin2

（1.EngineeringCollege，LishuiUnivercity，Lishui323000，Zhejiang，China；2.Zhejiang

KendeMechanical&ElectricalCo.，Ltd.，Taizhou318057，Zhejiang，China）

Abstract:Boost-basedconvertersareusedinavarietyofnon-isolatedstep-upapplications，suchaspower

factorcorrectors（PFC），becauseoftheirsimplicity.Thepowerdensityoftheseconverterscanbeincreasedinhigher

DC-AC变换器的无源无损软开关设计

学号1109141042

毕业设计

课题DC/AC变换器的无源无损软开关设计

学生姓名田焱烽

院部电气工程学院

专业班级11电气工程及其自动化

指导教师谢东

二○ 一五年六月铜陵学院毕业论文（设计）

第一章绪论 ........................................................................................... - 1 -

1.1软开关技术 ............................................... - 1 -

1.2软开关技术的发展过程 ..................................... - 2 -

1.3本论文主要研究工作 ........................................ - 2 -

第二章无源无损软开关电路设计 .............................................................. - 3 -

2.1无损缓冲电路的设计 ........................................ - 3 -

2.2无源无损软开关电路的设计 .................................. - 3 -

2.3 无源无损软开关电路的构成 .................................. - 8 -

2.4 零电流开关 ............................................... - 8 -

2.4.1缓冲电感的放置 .................................. - 8 -

2.4.2 缓冲电感的能量回复 .............................. - 8 -

CLLLC谐振型双向DC-DC变换器若干关键问题研究

摘要 ..........................................................................................................................

I

ABSTRACT ............................................................................................................... I II 目录 ........................................................................................................................

V

CONTENTS ............................................................................................................ VIII 第1章绪论 .. (1)

1.1课题背景及研究的目的和意义 (1)

1.2大功率隔离型双向DC/DC变换器的研究现状 (2)

1.2.1 直流配电微网的发展现状 (2)

1.2.2 大功率隔离型双向DC/DC变换器的多领域应用 (4)

1.2.3 大功率隔离型双向DC/DC变换器的典型拓扑 (6)

1.3CLLLC谐振型双向DC/DC变换器的研究热点与关键技术 (10)

1.3.1 CLLLC谐振变换器的研究方法 (10)

1.3.2 CLLLC谐振变换器的软开关技术 (14)

1.3.3 CLLLC谐振变换器的效率提升技术 (15)

1.3.4 CLLLC谐振变换器的软启动技术 (16)

CLLC谐振型双向DC-DC变换器的研究与设计

一、引言

随着电力电子技术的快速发展和电能需求的增加，双向变换器在能量转换和电力传输的过程中扮演着重要的角色。双向DC-DC变换器是一种能够实现能量的双向传输和双向控制的电力转换装置。CLLC（Capacitor-Inductor-Capacitor）谐振型双向DC-DC变换器因其具有低开关损耗、高效率、小体积等优点，逐渐成为研究的热点。

二、CLLC谐振型双向DC-DC变换器原理

CLLC谐振型双向DC-DC变换器由两个桥臂组成，每个桥臂上分别有一个磁性元件和一个电容。变换器通过控制开关管的开关状态，实现能量在两侧的双向传输。具体来说，当开关状态改变时，交流电源会将能量传输到电容器和磁性元件中。当能量需要从输出端传输到输入端时，电容和磁性元件从能量储能状态转变为能量释放状态。CLLC谐振型双向DC-DC变换器的主要特点可以归结为：流通电流小、电压应力低、效率高等。

三、CLLC谐振型双向DC-DC变换器的关键问题与设计要点

1. 谐振频率设计

CLLC谐振型双向DC-DC变换器在工作时采用谐振方式，因此谐振频率的选择至关重要。合适的谐振频率可以有效降低开关损耗和电磁干扰。设计中需要考虑到输入电压范围、输出电流等因素，通过合理选择电容器和磁性元件的参数来确定谐振频率。

2. 控制策略设计 CLLC谐振型双向DC-DC变换器的控制策略对其工作稳定性和效率有着重要影响。常见的控制策略包括：电流控制、电压控制、模型预测控制等。根据具体应用场景，选择合适的控制策略可以提高系统的性能。

3. 开关管和磁性元件的选择

开关管的选择需要考虑到其承受的电压和电流大小，以及开关速度等因素。磁性元件（如电感器、变压器等）的选择需要满足谐振频率要求、承受电流和电压的能力，并尽量减小磁性元件的体积和重量。

一种新型LCL谐振软开关推挽式直流变换器【优秀资料】

(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）第26卷第1期

华东交通大学学报V o. l 26 N o. 1 2021年2月

Journa l o f East Ch i na Jiao tong U niversity F eb . , 2021

收稿日期:2021-11-06

基金项目:国家自然科学基金项目(50577025; 江西省教育厅科技项目(G JJ08240

(, , , E M 2技术.

文章编号:1005-0523(2021 01-0071-05一种新型LCL 谐振软开关推挽式直流变换器

袁义生, 蒋文军

(华东交通大学电气与电子工程学院, 南昌330013 摘要:提出了一种新型LCL 谐振式DC /DC变换器拓扑, 它的谐振元件LCL 位于Push Pu ll 电路的输入侧. 该Pus h Pull 变换器的功率开关管工作在占空比固定接近于0 5的非调制模式下, 谐振电路频率至少为开关频率的两倍. 利用变压器副边励磁电流的续流, 变压器原边开关管m osfet 工作在接近零电压(ZV S 的条件下. 该变换器适用于蓄电池供电的低压大电流输入系统场合. 在一台12VDC 输入, 360VDC

输出的直流变换器中的应用试验表明, 电路效率达到了92%, 试验波形也证明了电路原理分析是正确的.

关键词:直流变换器; 推挽电路; 谐振式变换器; 零电压软开关

中图分类号:TM 46 文献标识码:A

由低压蓄电池组、燃料电池等供电的逆变电源系统, 通常采用两级串联电路结构. 前级为DC DC 隔离升压电路, 将低的电池电压转换成恒定的高压直流母线电压.

后级为DC AC 变换器, 将高直流母线电压转换成220VAC 或110VAC 的市电电压.

在这些系统中, 有限的电池储能对系统的效率提出了更高的要求. 即使是中等功率的应用, 电池的电流也将达到电池电压的上百倍. 因为电路损耗大多在前级电路上, 因此研究如何改善前级电路的效率是非常重要的.

26421238_光伏微电网中级联DC-DC变换系统稳定性研究

电气传动2016年第46卷第6期

光伏微电网中级联DC-DC变换系统稳定性研究

张书槐1，闫海云1，王议锋1，宋飞2，戴晨松2，韦徵2

（1.天津大学电气与自动化工程学院，天津300072；

2.南京南瑞太阳能科技有限公司，江苏南京211000）

摘要：相对于交流微电网，直流微电网因其高效且可靠的特点近些年受到了广泛的关注。基于含隔离型

LLC谐振变换器的直流微电网结构，应用Middlebrook判据，通过比较前级Boost变换器和后级LLC谐振型

DC-DC变换器的输出和输入阻抗，对该级联DC-DC系统的稳定性加以判断。Matlab仿真证明Middlebrook判

据的判定效果良好，可用于提升直流微电网的稳定性。

关键词：直流微电网；级联；Middlebrook判据；LLC谐振变换器；稳定性；小信号模型

中图分类号：TM401文献标识码：A

StabilityAnalysisofLLCIsolatedDC-DCCascadedSysteminDCMicrogridZHANGShuhuai1，YANHaiyun1，WANGYifeng1，SONGFei2，DAIChensong2，WEIZheng2

（1.SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2.NARISolarTechnologyCo.，Ltd.，Nanjing211000，Jiangsu，China）

Abstract:Nowadays，comparedtoACmicrogrid，thereisanincreasinginterestonDCmicrogrid，foritshigherefficiencyandgreaterreliability.BasedonatypicalstructureforDCmicrogrid，containinganisolatedDC-DC

双向CLLLC_谐振变换器设计

中国新技术新产品2023 NO.12

（下）

- 1 -高新技术

随着科学技术发展，能源问题成为讨论的焦点，为了节约不可再生能源，响应“碳达峰”和“碳中和”战略决策，业内逐渐使用新能源代替不可再生能源，从而减少碳排放量[1-2]。大功率隔离型双向DC-DC变换器可以实现直流电能变换的功能，具有高效率、高功率密度等优点，广泛应用于电动汽车、可再生能源发电等领域[3]。双向DC/DC拓扑分为隔离型和非隔离型，非隔离型拓扑包括Buck-Boost变换器、Sepic-Zeta变换器等，以上变换器一般应用于小功率场合，难以实现软开关，会影响整机效率。由于该文设计的双向DC/DC变换器需要高效、宽范围输出，双向CLLLC谐振变换器是由LLC谐振变换器拓扑演变而来的，具有软开关的特性，副边增加了1个LC谐振网络，可以实现能量的双向流动和升/降压[4]。因此，采用对称型CLLLC谐振变换器既可以满足宽范围输出的要求，也可以在全输出范围内实现软开关，从而提高整机效率。CLLLC谐振变换器可以提高充电桩电能传输效率，还可以实现电气隔离，保障充电桩安全、可靠。1󰀁电路模态与控制策略1.1󰀁双向CLLLC拓扑分析CLLLC变换器存在2个不同谐振频率：1）串联谐振频率fm。该频率是由元件Lr、Cr和变压器励磁电感Lm谐振获得的。2）串联谐振频率fr。该频率是由元件Lr、Cr谐振获得的，此时Lm被输出电压箝位。2个串联谐振频率分别如公式（1）、公式（2）所示。fLCCrrrr 󰀞󰀝󰀜1212Sπ （1）（2）fLLCCmrmrr1 󰀞󰀝󰀜󰀞󰀝󰀜122Sπ与其他拓扑不同，双向CLLLC谐振变换器并不是通过调节占空比来控制输出信号，而是通过调节开关管的频率来控制输出信号，根据频率之间的大小关系（如图1所示），可以将变换器分为3个工作区间。工作区间一为欠谐振状态，此时开关频率与谐振频率的关系为fmfr。当fs

基于时域分析的CLLC_谐振变换器参数优化设计

第51卷第14期电力系统保护与控制 Vol.51 No.14 2023年7月16日 Power System Protection and Control Jul. 16, 2023

DOI: 10.19783/ki.pspc.221531

基于时域分析的CLLC谐振变换器参数优化设计

吴维鑫1,2，张钟艺1,2，肖晓森1,2，游玮1,2，金涛1,2

(1.福州大学电气工程与自动化学院，福建福州 350108；2.福建省新能源发电与

电能变换重点实验室，福建福州 350108)

摘要：基波分析法在偏离谐振频率点时难以给出准确的增益结果，不适用于宽增益范围的应用场合。基于此问题，

提出一种新的时域分析法来推导更加精确的CLLC谐振变换器增益表达式，从而指导参数优化设计。首先，分析

了基波分析法存在的不足。然后，通过时域分析对不同运行模态下的CLLC变换器进行建模，推导得出更加精确

的增益表达式。在满足软开关的前提下，利用推导得出的精确增益公式对电感比k及品质因数Q的取值进行了优

化。该方法得到的增益公式精度高且参数设计流程简洁。最后，基于优化设计的参数，搭建了一台1 kW且满足

宽增益范围输出的实验样机。仿真与实验结果均验证了时域分析的准确性与参数设计方法的可行性。

关键词：宽增益范围；时域分析法；CLLC谐振变换器；参数优化设计；软开关

Parameter optimization design of a CLLC resonant converter based on time domain analysis

WU Weixin1, 2, ZHANG Zhongyi1, 2, XIAO Xiaosen1, 2, YOU Wei1, 2, JIN Tao1, 2

(1. College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China;