谐振复位双管正激变流器软开关研究和优化.Stamped
双管正激软开关变换器的仿真研究
摘要开关电源是一种弱电和强电相结合的复杂电力电子装置，对于软开关电源，在一个工作周期内有多种工作模式，器件工作状态的影响因素很多，因而对设计手段提出了更高的要求。
而采用计算机仿真的方法研究开关电源的直流变换部分，可以对不同的设计方案进行快速的性能预测和比较，发现问题并及时改进。
本论文讨论了一种新型双管正激软开关DC/DC变换器的电路拓扑。
主功率器件采用IGBT元件，由功率二极管、电感、电容组成的谐振网络改善IGBT的开关条件，克服了传统开关在开通和闭合过程中产生功率损耗的缺点，减小了输出电压纹波，提高了电路效率。
论文中详细分析了电路工作原理，在不使用辅助开关管的情况下，实现了主功率开关管的软开通或关断。
依据设计原理建立了电路的仿真模型，利用Matlab/Simulink软件搭建了仿真模型，优化了主电路参数，记录了电路关键参数波形图，通过电路仿真验证了电路的可行性，该电路具有输出纹波小和输出功率高的特点。
该电路结构简单、成本低、工作频率高、效率高，有较高实用价值。
关键词：DC/DC变换器；双管正激；软开关；仿真AbstractThere is complicated relation between Power and electronics in device of the switching Power supply．For the soft-switching power supply，there are several modes in one work cycle and the working state of the switching device is influenced by so many terms and conditions．so it requires more advanced research means．If we research the switching power supply by computer simulation，different method and performance of the system can be compared rapidly，and the problems can be found soon and improved in time．The present paper discussed one new kind of double barrel to stir up soft switch DC/DC converter electric circuit analysis．The main power component uses the IGBT part，by the power diode, the inductance，the electric capacity is composed the resonant network to improve the switch condition of the IGBT，it will overcome the traditional switch to clear and in the closed process the power production will lose，it reduced the ripple voltage and improved the power efficiency．Entire chapter paper multianalysis electric circuit principle of work，in does not using in the auxiliary switching valve's situation，It has realized the main power switching valve's zero potential zero electric current clear and the shutdown．As it has established electric circuit's simulation model based on the principle of design，has built the simulation model using the Matlab/Simulink software，optimized the main circuit parameter，has recorded the electric circuit key parameter oscillogram，has confirmed this electric circuit principle of work analysis accuracy through the circuit simulation．This circuit structure is simple，the cost is low，the operating frequency is high，and the efficiency is high, so the converter has the high use value．Keywords：DC/DC converter；Double Barrel Forward；Soft-switching；Simulation目录第1章概述 (1)1.1 引言 (1)1.2 开关电源技术的发展状况 (1)1.3 课题的研究背景 (3)1.4 课题研究主要内容 (3)第2章DC/DC变换技术分析 (4)2.1 DC/DC变换器的分类 (4)2.2 正激变换器的原理 (5)2.3 本章小结 (10)第3章软开关技术分析及开关管的选择 (11)3.1 软开关电路的分类 (11)3.2 软开关与硬开关电路特性比较 (12)3.3 开关管的选择 (14)3.4 本章小结 (17)第4章软开关双管正激变换器的分析 (18)4.1 软开关双管正激变换器原理 (18)4.2 系统主要仿真参数的设计 (20)4.3 本章小结 (21)第5章双管正激软开关变换器的仿真研究 (22)5.1 Matlab仿真软件介绍 (22)5.2 主电路仿真 (23)5.3 本章小结 (29)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)第1章概述1.1 引言电源大致可以分为两类：发出电能的电源和变换电能的电源。
LCC谐振变换器电流输出特性研究与软开关实现
College of Electrical Engineering Yanshan University Qinhuangdao 066004 China）
Abstract In this paper, a LCC series-parallel resonant converter is analyzed and designed for the electromagnetic launch system, in which, the power supply charges for the energy-storage capacitor in the pulse forming unit (PFU). In order to meet the requirements of charging speed and pulse to pulse repeatability, the characteristics of output current and conditions of soft-switch of LCC resonant converter operating in discontinuous current mode (DCM) are studied. A capacitor energy storage method based on digital controller is proposed, that is, benefiting from the characteristics of constant current output in dual-pulse-mode, linear charging performance can be obtained. Depending on the characteristics of trickle output in single-pulse-mode, controller can make the voltage of capacitor stable. In this paper, a new algorithm of variable frequency and variable width (VFVW) is proposed. An equivalently simplified linear function is developed to fit with the critical-DCM frequency, thus critical-frequency curve can be tracked online by using digital signal processor. It can not only improve capacity of current output, but also obtain the feature of constant current charging. What's more, the designed power supply achieves zero-current soft switching in the whole operating process. By transforming the voltage gain, the converter achieves stable voltage output under 3kV through the
谐振复位双开关正激变换器的
谐振复位双开关正激变换器的日期:•谐振复位双开关正激变换器概述•谐振复位双开关正激变换器的基本原理•谐振复位双开关正激变换器的设计方法•谐振复位双开关正激变换器的实验研究与验证•谐振复位双开关正激变换器的应用领域与前景•结论与参考文献谐振复位双开关正激变换器概述随着电力电子技术的发展，电力变换系统的能效和可靠性要求不断提高。
正激变换器作为一种常见的直流变换器，具有输出电压稳定、效率高等优点，被广泛应用于各种电子设备中。
然而，传统的正激变换器在负载突变或输入电压变化时，容易出现磁复位不完全的问题，影响其性能和可靠性。
为了解决这一问题，研究者提出了谐振复位双开关正激变换器。
背景谐振复位双开关正激变换器的出现，有效地解决了传统正激变换器在负载突变或输入电压变化时出现的磁复位不完全问题，提高了电力变换系统的能效和可靠性。
这对于推动电力电子技术的发展，提高电力电子设备的性能和可靠性具有重要意义。
意义背景与意义结构谐振复位双开关正激变换器由磁复位电路、主开关管、谐振开关管、输出滤波器等组成。
其中，磁复位电路由磁复位开关和磁复位电容组成，主开关管和谐振开关管用于控制能量的传输，输出滤波器用于减小输出电压的纹波。
工作原理在谐振复位双开关正激变换器中，当磁复位电容通过磁复位开关充电时，主开关管关闭，谐振开关管开启，能量通过谐振开关管传递到输出端。
当磁复位电容充满电后，磁复位开关关闭，主开关管开启，谐振开关管关闭，能量通过主开关管传递到输出端。
由于磁复位电容的作用，磁复位电路可以在输入电压变化或负载突变时，实现快速的磁复位，提高了正激变换器的性能和可靠性。
结构与工作原理性能特点快速磁复位：由于磁复位电路的存在，谐振复位双开关正激变换器可以在输入电压变化或负载突变时，实现快速的磁复位，提高了电力变换系统的响应速度和稳定性。
高效率：谐振复位双开关正激变换器在正常工作时，由于其优化的电路设计和控制策略，可以保持较高的效率。
LLC谐振变换器控制性能分析及优化研究
Supervisor: Prof. Duan Shan Xu
Huazhong University of Science and Technology Wuhan, Hubei P.R. China 430074 January, 2013
独 创 性 声 明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不 包含任何其他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。
I
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
Abstract
Recently, there has been a growing interest in the research of high-power battery with the fast development of Electrical Vehicle(EV). LLC resonant converter has high efficiency and high power density, which performs well as the rear-end DC-DC converter in two-stage AC-DC-DC charge system. Excellent performance of charger will be beneficial for the battery’s state of health(SOH), playing an significant role in improving the charging efficiency and cycle life. This paper investigated LLC resonant converter and do some research to improve its output quality. Firstly, this paper investigated the small-signal model of LLC resonant converter based on equivalent circuit approach. The small-signal disturbance of frequency was analyzed, deriving steady-state equivalent circuit and small-signal equivalent circuit of different parts in the circuit. Small- signal dynamic characteristic of LLC resonant converter drift substantially as the operating conditions altered. This paper calculated small-signal models in two classic different working points and designed control parameters based on different design principle. Two stage AC-DC-DC converters are widly used in battery charge systems. While in the two stage AC-DC-DC converter system with a front-end single phase rectifier, the pulsating power which is the twice of the grid fundamental frequency will affect the DC bus voltage, which will eventually deteriorate the output voltage quality of the rear-end DC-DC converter. This paper proposed a quantitative method to analyze low frequency voltage ripple propagation in LLC DC-DC resonant converter based on signal modulation and demodulation theory. With this analytical method, the specific mathematical relationship between the amplitude of input and output low frequency voltage ripple is obtained. PIR control strategy is applied to reduce the output low frequency voltage ripple, which could decrease the volume and cost of the system and improve the reliability. Finally, this paper investigated four different digital control implementation of LLC resonant converter. Combined with the gain- frequency characteristic of LLC resonant converter, the accuracy of DSP and L6599 were calculated in details. Also, the four digital control implementation were compared based on their performance, complexity, cost and expansibility, which could serve as useful reference in different applications. Keywords : LLC resonant converter, Small-signal modeling, Control design, Low frequency ripple reduction, Digital control implementation
谐振复位双开关正激变换器的研究1154683111
谐振复位双开关正激变换器的研究摘要：推荐了一种谐振复位双开关正激型DC/DC变换器。
它不仅克服了谐振复位单开关正激变换器开关电压应力大和变换效率低的缺点，而且具有占空比可以大于50％的优点。
因此，该变换器可以应用于高输入电压、宽变化范围、高效率要求的场合。
对该拓扑的工作原理和特性进行了详细的描述。
最后通过实验证实了该拓扑的上述优点。
关键词：谐振复位;双开关;正激变换器1 概述谐振复位单开关正激变换器，如图1所示，是一种结构比较简单、应用十分广泛的DC/DC变换器。
它通过谐振电容Cr上的电压对变压器进行复位，该复位电压可以大于输入电压，因此，该变换器的占空比可以大于50％，适合于宽输入范围的场合。
但和通常的单开关正激变换器一样，它的开关电压应力比较大，是输入电压的2倍左右，用于较高输入电压的场合有一定的困难。
另外，每次开关S开通之前，Cr上电压为输入电压，在S开通时，不仅将S的寄生电容上的能量CossVin2/2消耗在开关上，同时也将Cr上的能量CrVin2/2消耗在S上。
而Cr又是外并的谐振电容，其值可能远远大于开关的寄生电容，所以，可以认为该变换器的等效开关损耗大大增加，效率将会受到严重影响。
双开关正激变换器克服了主开关电压应力大的缺点，它每个开关的电压应力等于输入电压，是单开关正激的一半左右，适用于高压输入场合。
而且双开关正激变换器是利用输入电压给变压器进行复位，结构上也比较简单，激磁能量和漏感能量回馈到输入侧，转换效率比较高。
因此，这种双开关正激DC/DC拓扑被广泛地应用于工业界，不仅仅是高压输入场合。
但是，这种双开关正激变换器有它的突出缺点，即只能工作在占空比小于50％的状态，所以，不适合用在变换范围非常宽的场合。
本文推荐了一种谐振复位双开关正激变换器，它综合了单开关谐振正激和双开关正激的优点，不仅可以工作在占空比大于50％的状态，而且又采用双开关结构，大大减小了开关的电压应力。
因此，该变换器适用于高电压输入、宽变化范围的场合。
双管正激同步整流变换器的研究
1.3 几种典型开关电源特点的比较 [3][4]
单管正激式和反激式开关电源的高频变压器只工作在磁滞回线的第一象限，只 有单一方向的磁通，利用率不高；推挽式电路的按对称转换的原则工作，两个开关 管轮流导通，磁芯双向磁化，但是每一时刻原边只有一个绕组有电流流过，绕组的 利用率和效率较低，如果副边绕组也带中心抽头，则绕组利用率更低；半桥式变换 器的开关管在开关时开关电压值减小为直流输入的一半，但与推挽式变换器相比， 输出相同的功率，开关管导通时的电流增加了一倍；全桥式变换器的变压器与半桥 式变换器一样都工作于一、三象限，磁芯双向磁化，变压器的利用率较高，理论上 开关管电压应力为输入电压，输出相同功率，开关管流过的电流为半桥式变换器的 一半，因而可以应用在较大功率的场合。但是推挽式、半桥式、全桥式变换器均存 在变压器磁通不平衡即直流偏磁问题，这是由开关管的开关特性差异或驱动的不对 称引起的，需要采用电流型控制策略或在变压器初级串入一隔直电容加以抑制。
introduced.The experiment to demonstrate the bi-directional conductibility of power MOSFET is also presented in this paper. A power supply of TTCF with synchronous rectification is designed.The waveform,experiment data and analysis of it are presented in this paper,which shows that the design is avaible in practice.
Key words: switching mode power supply Current mode control
谐振复位双开关正激变换器
谐振复位双开关正激变换器CATALOGUE目录•引言•谐振复位双开关正激变换器的工作原理•控制电路与驱动设计•变换器的性能评估•变换器的应用案例与比较•总结与展望引言CATALOGUE 01定义与特性类型与分类谐振复位双开关正激变换器概述工作原理应用领域工作原理和应用领域目的本报告旨在详细介绍谐振复位双开关正激变换器的工作原理、特性、应用领域等方面的内容，为读者提供全面的了解和参考。
结构本报告首先介绍谐振复位双开关正激变换器的概述和工作原理，然后分析其特性、性能优势以及应用领域，最后总结报告内容并展望未来发展趋势。
本报告的目的和结构谐振复位双开关正激变换器的工作原理CATALOGUE02工作模式说明工作模式1在输入电压的正半周，开关管Q1导通，谐振电容Cr与主变压器Tr的原边绕组Lp1谐振，将能量传递到副边，同时给输出电容Co充电，为输出负载提供能量。
工作模式2在输入电压的负半周，开关管Q2导通，谐振电容Cr与主变压器Tr的原边绕组Lp2谐振，同样将能量传递到副边，维持输出电压稳定。
开关管Q1、Q2谐振电容Cr主变压器Tr输出整流二极管D1、D2关键元器件及其功能输入电压波形为正弦波，经过全桥整流后得到脉动的直流电压。
为具有一定死区的互补PWM波，用于控制开关管的导通与关断。
在开关管导通期间，谐振电容电压近似为正弦波；在开关管关断期间，谐振电容通过主变压器原边绕组放电。
在开关管导通期间，原边绕组电流逐渐上升；在开关管关断期间，原边绕组电流通过谐振电容放电回路逐渐减小。
根据负载情况和输出电压要求，副边绕组电压电流波形会有所不同，但总体上呈现稳定的直流特性。
工作波形和电压电流特性开关管驱动波形原边绕组电流波形副边绕组电压电流波形谐振电容电压波形控制电路与驱动设计CATALOGUE03010203调制方式选择控制策略及实现方法软开关技术控制算法设计变换器的性能评估CATALOGUE04评估方法通过对变换器输出波形进行观测和分析，可以判断其工作稳定性和效率。
一种三电平双管正激软开关变换器研究
第４０卷第１期２００６年２月电力电子技术ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＶｏｌ．４０，Ｎｏ．１Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２００６１引言双管正激变换器克服了单管正激变换器开关管电压应力过高的缺点，而且不需要采用特殊的复位电路就能可靠地实现变压器的磁复位［１］。
更重要的是，与全桥变换器和半桥变换器相比，其在结构上有抗桥臂直通的优点，因此已成为应用最为普遍的电路拓扑结构。
三电平变换器可以使开关管电压应力进一步降低，有利于开关管的选择；同时，三电平变换器能减少输出谐波畸变，提高供电质量［２］。
结合二者的优点，作者设计了一种三电平双管正激软开关变换器（Ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌＤｏｕｂｌｅＦｏｒｗａｒｄｓｏｆｔ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇＣｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＴＤＦＣ），通过将两个双管正激软开关电路的变压器初级串联，次级并联，从而使变换器同时具有三电平电路和双管正激软开关电路的优点，很适合应用于初级输入电压高，输出功率大的功率变换场合［３］。
２电路工作原理假定输入滤波电容值Ｅａ，Ｅｂ为无穷大，且参数完全一致，则Ｅａ＝Ｅｂ＝Ｕｉｎ／２，变压器漏感为Ｌｌｋ，输出滤波电感和电容值均为无穷大，其它器件均为理想器件。
图１示出ＴＤＦＣ拓扑结构。
图１ＴＤＦＣ拓扑结构ＴＤＦＣ的一个周期可分为１２个阶段，图２示出各开关模态的等效电路，图３示出其工作波形。
下面以一路双管正激电路为例，介绍其具体工作过程。
在ｔ０时刻之前，主开关管ＶＱａ１，ＶＱａ２和辅助开关管ＶＱａ３均处于关断状态，谐振电容电压ｕＣａ＝Ｕ１，负载电流Ｉ０流过续流二极管ＶＤｒａ。
（１）开关模态１［ｔ０，ｔ１］（见图２ａ）在ｔ０时刻开通ＶＱａ３，谐振电感Ｌａ和谐振电容Ｃａ开始谐振工作，在ｔａ时刻，谐振电感电流ｉＬａ达到最大值，ｕＣａ下降为零。
在ｔ１时刻ｉＬａ＝０，ｕＣａ＝－Ｕ１，主开关管ＶＱａ１，ＶＱａ２两端电压开始下降到零：ｉＬａ（ｔ）＝Ｕ１Ｚａｓｉｎ!ａ（ｔ－ｔ０）（１）一种三电平双管正激软开关变换器研究闫之峰，马晓军，魏曙光（装甲兵工程学院，北京１０００７２）摘要：介绍了一种三电平双管正激软开关变换器（Ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌＤｏｕｂｌｅＦｏｒｗａｒｄｓｏｆｔ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇＣｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＴＤＦＣ）拓扑结构，在该拓扑结构中，变压器初级采用了两组双管正激电路串联，变压器次级电路并联，从而使变换器同时具有三电平电路和双管正激变换器的优点。
最新-谐振复位双开关正激变换器的研究 精品
谐振复位双开关正激变换器的研究摘要推荐了一种谐振复位双开关正激型变换器。
它不仅克服了谐振复位单开关正激变换器开关电压应力大和变换效率低的缺点，而且具有占空比可以大于50％的优点。
因此，该变换器可以应用于高输入电压、宽变化范围、高效率要求的场合。
对该拓扑的工作原理和特性进行了详细的描述。
最后通过实验证实了该拓扑的上述优点。
关键词谐振复位;双开关;正激变换器1概述谐振复位单开关正激变换器，如图1所示，是一种结构比较简单、应用十分广泛的变换器。
它通过谐振电容上的电压对变压器进行复位，该复位电压可以大于输入电压，因此，该变换器的占空比可以大于50％，适合于宽输入范围的场合。
但和通常的单开关正激变换器一样，它的开关电压应力比较大，是输入电压的2倍左右，用于较高输入电压的场合有一定的困难。
另外，每次开关开通之前，上电压为输入电压，在开通时，不仅将的寄生电容上的能量22消耗在开关上，同时也将上的能量22消耗在上。
而又是外并的谐振电容，其值可能远远大于开关的寄生电容，所以，可以认为该变换器的等效开关损耗大大增加，效率将会受到严重影响。
双开关正激变换器克服了主开关电压应力大的缺点，它每个开关的电压应力等于输入电压，是单开关正激的一半左右，适用于高压输入场合。
而且双开关正激变换器是利用输入电压给变压器进行复位，结构上也比较简单，激磁能量和漏感能量回馈到输入侧，转换效率比较高。
因此，这种双开关正激拓扑被广泛地应用于工业界，不仅仅是高压输入场合。
但是，这种双开关正激变换器有它的突出缺点，即只能工作在占空比小于50％的状态，所以，不适合用在变换范围非常宽的场合。
本文推荐了一种谐振复位双开关正激变换器，它综合了单开关谐振正激和双开关正激的优点，不仅可以工作在占空比大于50％的状态，而且又采用双开关结构，大大减小了开关的电压应力。
因此，该变换器适用于高电压输入、宽变化范围的场合。
范文先生网收集整理2工作原理谐振复位双开关正激变换器的电路如图2。
新颖软开关谐振复位宽范围双管正激变流器
新颖软开关谐振复位宽范围双管正激变流器
陈威;吕征宇
【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》
【年(卷),期】2010(044)005
【摘要】为了克服普通双管正激变流器因占空比受限于50%而影响效率以及不利于宽电压输入范围的缺点,提出一种采用新颖谐振复位技术的不对称双管正激变流器(DSFC).和普通双管正激变流器相比,该新颖变流器在保持了低开关电压应力的同时,具有仅在普通脉宽调制(PWM)控制方式下即能将占空比拓宽至50%以上的能力;在不改变原有变压器结构的前提下,通过增加一个结构简单同时又成本低廉的辅助电路,该变流器则可在所有情况下实现主开关管的软开关.该新颖变流器非常适合应用于高电压、宽范围输入的场合以作为高效低成本的绿色节能电源.一台规格为200～400 V宽范嗣直流输入、48 V/5 A直流输出、最高转换效率可达95.3%的通信电源样机,验证了所述变流器的有效性和实用性.
【总页数】7页(P1025-1031)
【作者】陈威;吕征宇
【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027
【正文语种】中文
【中图分类】TM46;TM13
【相关文献】
1.软开关谐振复位双管正激DC/DC变流器 [J], 洪小圆;陈威;吕征宇
2.谐振复位双管正激变流器软开关研究和优化 [J], 陈威;吕征宇;钱照明
3.软开关谐振复位双管正激DC-DC变流器 [J], 洪小圆;陈威;吕征宇
4.一种新颖的宽范围双管正激型DC/DC变换器 [J], 顾亦磊;顾晓明;吕征宇;钱照明
5.交错并联双管正激软开关变流器的动态分析 [J], 褚恩辉;程洪波;刘秀翀;张化光因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。