全桥LLC谐振变换器研究
《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。
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。
《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。
《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。
高效率LLC谐振变换器研究共3篇
高效率LLC谐振变换器研究共3篇高效率LLC谐振变换器研究1LLC 谐振变换器是现代开关电源领域中使用最广泛的拓扑结构之一。
具有输出电流大，输出稳定性好，转换效率高等优点。
因此，在许多电源电路中得到了广泛应用。
下面将从多方面介绍LLC 谐振变换器的研究进展。
一、LLC谐振变换器的拓扑结构LLC 谐振变换器的基本结构分为三个部分：LLC 谐振网络、中间转换电路和输出电路。
其中 LLC 谐振网络用于限制输出电压与输入电压之间的电压波动，中间转换电路将输入电压转换为谐振电流，输出电路的主要作用是过滤高频噪声，并将谐振电流转化为输出电压。
二、LLC谐振变换器的运行原理LLC 谐振变换器的原理是利用谐振网络与变压器的耦合实现输入电压的变换。
当跨越一个半周期的时间后，变压器的端子电压反向，LLC 谐振网络中原本储存的自由振荡能量会被耗散掉，把谐振电容释放成电压。
输出电压也随之产生。
三、LLC谐振变换器的优点1.高效率:相比其他开关电源拓扑结构，LLC 谐振变换器的转换效率更高。
2.输出稳定性好:由于LLC谐振变换器的输出电压是由谐振电容的能量释放而来的，因此其输出的稳定性和纹波较小。
3.小型化:LLC谐振变换器的整体尺寸较小，能够满足在狭小空间内集成高功率器件。
四、LLC谐振变换器研究的难点LLC谐振变换器的实现复杂，需要同时考虑谐振网络和变压器的设计、控制策略的选择以及严格的保护功能，这都是研究LLC谐振变换器的难点。
其中，谐振网络的设计需要选择合适的电感、电容和阻尼电阻，使得LLC谐振变换器在工作时达到电磁兼容性和稳定性。
此外，控制策略的选择也有待进一步研究，目前常用的有固定频率控制和变频控制。
再者，由于LLC谐振变换器在进行转换时容易出现一些非理想的情况，如过载、过流等，因此加强保护功能也是LLC谐振变换器研究的难点。
五、LLC谐振变换器未来的发展趋势LLC谐振变换器在实际应用中已经取得了很大的成功，但在某些方面还存在诸多问题。
宽范围输入全桥LLC谐振变换器研究
宽范围输入全桥LLC谐振变换器研究发布时间：2023-02-28T06:44:24.106Z 来源：《中国电业与能源》2022年10月19期作者：张鑫[导读] LLC谐振变换器具有高频率、高效率和高功率密度性能优势，广泛应用于大功率变换器场合，张鑫（西南民族大学电气工程学院四川成都 610041）摘要：LLC谐振变换器具有高频率、高效率和高功率密度性能优势，广泛应用于大功率变换器场合，例如新能源电动汽车的充电机。
为了保证充电机在气候变化时保证电压的稳定输出，需要全桥LLC谐振变换器能够工作在较宽的输入电压范围。
为拓宽电压的输入范围，对本文提出的并联后级全桥LLC谐振变换器的直流增益进行分析；通过数字控制实现移相控制；并通过PISM仿真软件搭建其仿真电路，建立320V~500V输入、48V/2.5A输出的仿真模型，通过仿真数据验证此方案的可行性和理论分析的正确性。
关键词：全桥LLC谐振变换器；宽输入；移相控制0 引言近年来，为缓解能源与大气污染问题，新能源汽车得到了大力推广，随着带动着充电机的迅速发展。
作为充电机的核心部分之一的DCDC变换器，需要选择能够实现宽范围电压输入、低工作损耗以及功率密度小等条件，LLC谐振变换器能实现宽范围电压输入、高效率、高功率密度和低成本的功率变换[1]，被选为本文的拓扑结构进行了分析和研究。
为了实现LLC谐振变换器的宽范围输入，国内外的许多学者进行了多年的研究，实现的方法主要是从改变电路拓扑结构方面来完成，改进主要可以分为三类：原边逆变网络的变形、谐振网络的变形和副边整流滤波网络的变形。
本文分析了采用数字移相控制方法，通过对电路拓扑进行改进，通过PISM仿真软件搭建其仿真电路，建立320V~500V输入、48V/2.5A输出的仿真模型，通过仿真数据验证此方案的可行性和理论分析的正确性。
1 工作原理本文提出的拓宽输入范围由拓扑的改进，将原有的由二极管D1~D4组成主路全桥整流电路，滤波电容Co组成整流网络做出进一步改进。
双向全桥LLC谐振变换器的研究共3篇
双向全桥LLC谐振变换器的研究共3篇双向全桥LLC谐振变换器的研究1双向全桥LLC谐振变换器是一种适用于大功率DC/DC变换的高效率变换器，近年来备受关注。
在电力电子领域，LLC谐振变换器已成为一种重要的研究方向，尤其是LLC谐振变换器的双向全桥拓扑。
本文将基于双向全桥LLC谐振变换器的特点，从原理、控制策略、仿真分析和实验验证四个方面，对该变换器的研究进行系统性的分析探究。
1. 双向全桥LLC谐振变换器的原理双向全桥LLC谐振变换器由变压器、全桥电路、电容等组成。
其原理是在电容电压反向时，谐振电路中的电感感应出反向电压与电容电压抵消，使得全桥电路中只剩下电感与负载电阻并联，在高效运转的同时，迅速转换功率方向。
2. 双向全桥LLC谐振变换器的控制策略双向全桥LLC谐振变换器的控制策略包括电流控制与电压控制两种方式。
其中，电流控制策略适用于高功率应用场景，通过对电感电流进行反馈控制，实现电流输出调整。
电压控制策略适用于低功率应用场景，通过对电容电压进行反馈控制，实现输出电压稳定。
3. 双向全桥LLC谐振变换器的仿真分析利用PSIM等仿真软件进行双向全桥LLC谐振变换器的仿真分析，可以得到其工作特点、效率和控制策略的性能参数。
仿真结果表明，在满足一定设计要求下，双向全桥LLC谐振变换器可以实现高效稳定的转换功率，同时保证输出电压波形的质量和电压调整速度。
4. 双向全桥LLC谐振变换器的实验验证通过实验平台搭建，结合传统单向LLC谐振变换器的对比实验，对双向全桥LLC谐振变换器的实际运行状况进行验证。
实验结果表明，双向全桥LLC谐振变换器在高功率环境下具有很好的电压稳定性和转换效率，同时也可以实现较高的调整速度和响应速度。
综上所述，双向全桥LLC谐振变换器具有很高的实用价值和研究前景。
未来研究可以进一步探究其在大功率应用场景下的特性和控制策略的优化，进一步提升其性能和应用效果，推动电力电子的发展和应用双向全桥LLC谐振变换器是一种具有高效稳定性的电力电子变换器，适用于高功率和低功率应用场景。
数字控制全桥 LLC 谐振变换器的研究
March, 2013
承诺书
本人郑重声明： 所呈交的学位论文， 是本人在导师指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明 引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著 作权的内容。对本文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复 印件，允许论文被查阅和借阅，可以将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 复制手段保存论文。 （保密的学位论文在解密后适用本承诺书）
中图分类号 TM461 学科分类号 080804
论文编号 1028703 13-S194
硕士学位论文
数字控制全桥 LLC 谐振变换器的研究
研究生姓名 学科、专业 研究方向 指导教师
钱娟 电力系统及其自动化 功率电子变换技术 陈乾宏 教授
南京航空航天大学
研究生院 自动化学院
二 О 一三年三月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Automation Engineering
5343实验结果与分5344本章小结63第五章结束6451本文的主要工6452工作展望64参考文66iv南京航空航天大学硕士学位论文致数字控制全桥llc谐振变换器的研图表清单图11270v高压直流电源系统的二次电源形式12双管正激变13半桥变换器14全桥变换器及其主要工作波形15谐振变换器结构示意图5图16半桥逆变网络及其主要工作波形5图17其主要工作波形6图18整流电路图llc谐振变换器110llc谐振变换器交流等效电路图9图111变压器原边电压主要波形10图21llc谐振变换器主电路12
全桥LLC谐振变换器的参数分析与研究
全桥LLC谐振变换器的参数分析与研究全桥LLC谐振变换器以软开关、高效率等特性，广泛应用在中大功率DC/DC 变换器。
文章详细分析了全桥LLC谐振变换器拓扑的工作原理，并运用基频分量法讨论了L、C等参数对谐振变换器的影响。
结果分析表明，励磁电感Lm选取较大值时，变换器的传输损耗较小。
标签：LLC谐振变换器；基频分量法；电压增益；参数引言移相全桥变换器在直流变换中应用广泛，但是存在次级二极管关断时反向恢复严重的特点[1]。
所以，在中大功率DC/DC变换的应用中，全桥LLC谐振变换器以能在宽输入全负载范围内实现原边开关管的零电压开通和副边整流二极管的零电流关断，降低了开关损耗，而且变压器的漏感可作为谐振电感，减小了变换器的体积等优点，成为当前谐振变换器[2]的研究热点。
文章详细分析了通态状态下全桥LLC谐振变换器的工作状态，并运用基频分量法[3][4]对其进行稳态建模，详细讨论了电压增益和谐振网络参数对全桥LLC谐振变换器的影响。
1 全桥LLC谐振变换器的工作原理和主要波形全桥LLC谐振变换器拓扑结构如图1所示，图中，Q1-Q4为主功率开关管，D1-D4，C1-C4为开关管的体二极管与寄生电容，T为主功率变压器，DR1和DR2为输出整流二极管，谐振电感Lr，谐振电容Cr和励磁电感Lm组成LLC 谐振变换器的谐振网络。
LLC谐振变换器电路有两个谐振频率，一个是谐振电感Lr和谐振电容Cr 的谐振频率fr，另一个是Lm和Lr，Cr形成的谐振频率fm。
即选取不同的全桥LLC谐振变换器开关频率f，则有三种工作模式，即f>fr，fm<f<fr，f=fr。
由于在fm<f<fr的工作模式包含了其他模式的模态，因此以此工作模式为例，对全桥LLC谐振变换器的工作原理进行分析。
其主要工作波形如图2所示。
一个开关周期可分为8 个工作阶段，各阶段的工作情况介绍如下[5]。
阶段1（t0-t1）：在t=t0时刻之前，Q1，Q3的寄生反并联二极管D1，D3已经导通，因此，在t=t0时刻，Q1，Q3实现零电压开通。
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究首先，介绍LLC串联谐振全桥DCDC变换器的工作原理。
LLC谐振全桥DCDC变换器由LLC谐振反馈电路和全桥拓扑结构组成。
谐振电路由电容、电感和谐振电阻组成，能够实现谐振振荡。
而全桥拓扑结构则由四个开关管组成，其中两个开关管属于谐振臂，另外两个开关管属于全桥臂。
通过控制开关管的开关时间，实现对输入电压的变换。
LLC谐振全桥DCDC变换器具有高效率、高稳定性和低失真等特点，因此在电力电子领域得到广泛应用。
其次，分析LLC串联谐振全桥DCDC变换器的特点。
LLC谐振全桥DCDC变换器具有以下几个特点：首先，谐振拓扑结构使得该变换器具有高效率。
由于LLC谐振电路能够实现零电压和零电流开关，减小了开关损耗，提高了能量传输效率。
其次，LLC谐振全桥DCDC变换器能够实现高电压转换。
通过串联谐振电路，该变换器能够实现输入电压的放大和变换，使其适用于高电压转换应用。
再次，LLC谐振全桥DCDC变换器具有高稳定性。
谐振电路的振荡频率稳定，能够减小输出电压的波动，保证系统的稳定性。
然后，探讨LLC串联谐振全桥DCDC变换器的应用。
目前，LLC谐振全桥DCDC变换器在可再生能源和电动汽车领域得到广泛应用。
在可再生能源领域，由于太阳能和风能等能源的输出电压具有波动性，需要通过DCDC变换器进行能量转换和调节。
而LLC谐振全桥DCDC变换器具有高效率和高稳定性的特点，能够满足可再生能源转换的需求。
在电动汽车领域，LLC谐振全桥DCDC变换器能够实现车载电池的充电和高压至低压的能量转换，提高了电动汽车的能量利用效率。
最后，介绍LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究进展。
目前，对LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究主要集中在提高转换效率和减小器件损耗等方面。
例如，通过优化LLC谐振电路的参数和拓扑结构，提高谐振振荡效率；利用软开关技术，降低开关损耗，减小谐振电路的功耗。
此外，还有研究关注LLC串联谐振全桥DCDC变换器的控制策略和电磁兼容性等问题，提高变换器的稳定性和可靠性。
全桥LLC串联谐振变换器的原理
全桥LLC 串联谐振变换器的原理1全桥LLC 串联谐振变换器的等效电路本文定义由L r 、C r 组成的LC 电路的谐振频率为：)2/(1r r r C L f π=L r 、L m 、C r 组成的LLC 电路谐振频率为：))(2/(1r m r m C L L f +=π（1）输出整流部分的等效电路：为了方便计算，假设滤波电容C f 够大，则输出电压没有纹波；又假设变压器是没有损耗的并且原边励磁电流是一个规则的正弦电流，这样副边二极管交替导通并且是零电流关断。
图2.2副边整流部分设开关的角频率为s ω，由于原边的输入电压V in 输入电流p i 有相同的相位，所以)sin()(1ϕω-≈t I t i s p p 变压器原边输入电压的幅值为nV 0，周期为s s f T /1=并且是方波信号。
当p i 大于零时，DR 1导通，当i p 小于零时，DR 2导通。
把V p 展开，得：)(sin 14)(...5,3,1ϕωπ-∑=∞=t n n nV t V s n o p 同理可得基波分量为：（1-1）（1-2）(1-3)(1-4))sin(4)(1ϕωπ-=t nV t V s op 由公式（1-3）、（1-5）可得等效电阻为：1114)sin()sin(4)()(p os p s op p ac I nV t I t nV t i t V R πϕωϕωπ=--==输出电流I o 为：πϕω12/012)sin(2p T s p s o nIdt t nI T I s =-=⎰电路中实际负载为：12p oo o L nI V I VR π==所以由（1-6）、（1-8）可得等效电阻为：Lac R nR 228π=（2）变换器等效电路图图2.3变换器交流等效电路图由图可知，假设输入有效值E in ，输出有效值是E 0，可得：inin V E π2=oo V n E π2=所以输入阻抗为：acm ac m r r j s in R s L R s L s C s L s Z s +⋅++==1)(ω传递函数H 为：(1-5)（1-6）（1-7）（1-8）（1-9）（1-10）（1-11）（1-12）ac m rr ac m in o j s R s L s C s L R s L E E s H s //1//)(++===ω定义特征阻抗为：rr r r r r o C f L f C L Z ππ212===品质因数为：Lo ac o R n Z R ZQ 228π==谐振频率为：rr r C L f ⋅=π21电感归一化量为：rmL LK =联立（1-13）、（1-14）、（1-15）、（1-16）、（1-17）得：sL r r in o j s C fR n f f j f fK E E s H s ππω218)1(1(111)(222222-+-+===即：Qff f f j f f K s H r r r j s s )()1(111)(22-+-+==ω又因为：inoinoin o V Vn V V n E E ⋅=⋅⋅⋅=ππ22所以：（1-13）（1-14）（1-15）（1-16）（1-17）（1-18）（1-19）（1-20）Qf fj f f K n E E n V V rr in o in o )()1(1111122+-+⋅=⋅=得到V o 与开关频率f 、输入电压V in 之间的关系为：inr r r o V Q ff f f f f K n V 22222()1(1111-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=所以输出增益o in V V Gain /=为：2222)1()11(111),,(Q f f f K K Q f Gain nn n n -+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=其中r n f f f /=。
全桥+LLC+谐振变换器研究
硕士学位论文全桥LLC谐振变换器研究RESEARCH ON FULL-BRIDGE LLC RESONANTCONVERTER黄贺哈尔滨工业大学2012年7月国内图书分类号：TM461.5 学校代码：10213 国际图书分类号：621.3 密级：公开工学硕士学位论文全桥LLC谐振变换器研究硕士研究生：黄贺导 师：贲洪奇 教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: TM461.5U.D.C: 621.3Dissertation for the Master Degree in EngineeringRESEARCH ON FULL-BRIDGE LLC RESONANTCONVERTERCandidate：Huang HeSupervisor：Prof. Ben HongqiAcademic Degree Applied for：Master of Engineering Speciality：Electrical Engineering Affiliation：Department ofElectrical EngineeringDate of Defence：July, 2012Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在大功率二次电源中，LLC全桥变换器由于具备低应力，高效率，低电磁辐射等诸多技术优势，成为了研究热点。
但LLC变换器的工作特性、可靠性对负载条件及工作频率所在区间较为敏感，在输入电压较低，负载由空载向满载切换的过程中，若谐振腔参数设计不合理，变换器易出现容性开关现象，烧毁变换器。
为提高全桥LLC变换器的可靠性，本文在对LLC变换器的基本工作原理进行详细分析后，根据不同频率下的工作特性，将LLC变换器的工作频率区间划分为三部分，而后分别对不同工作区间内变换器稳态工作过程中的各个阶段进行详细描述。
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变换器是一种在直流-直流能量转换中应用广泛的拓扑结构，具有高效率、高功率密度和较低的电磁干扰等优点。
本文将对LLC串联谐振全桥DC-DC变换器进行研究，并深入探讨其工作原理、技术特点和应用。
LLC串联谐振全桥DC-DC变换器的核心是串联谐振电路，由电感L、电容C和电阻R组成，通过调节谐振频率实现谐振运行。
全桥拓扑结构则是用于控制开关管的通断，通过切换开关管来实现能量的转换。
LLC谐振拓扑和全桥拓扑的结合，使得这种变换器能够在不同负载条件下实现高效的功率转换。
LLC谐振电路的工作原理是利用电感和电容构成谐振回路，在一定的开关周期内实现电能存储和释放。
在开关管导通和关闭的过程中，电容和电感之间的电流和电压会发生周期性的变化，并通过合适的控制电路实现能量的传输。
通过谐振频率的调节，可以实现高效的能量转换，同时还能减小开关管上的开关损耗。
1.高效率：通过LLC谐振拓扑的应用，可以减小开关损耗，并提高能量转换的效率。
相比于传统的硬开关拓扑结构，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器的效率更高。
2.高功率密度：由于LLC谐振拓扑减小了开关损耗，同时全桥拓扑结构能够实现高频开关，因此LLC串联谐振全桥DC-DC变换器的功率密度更高，适用于高功率应用场景。
3.低电磁干扰：通过谐振频率的选择和合适的滤波设计，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器能够有效地抑制电磁干扰，保证系统的稳定性和可靠性。
LLC串联谐振全桥DC-DC变换器在电力电子领域有着广泛的应用。
例如，在电动汽车中，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器可以将电池的直流电压转换为驱动电机所需的直流电压。
在太阳能发电系统中，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器可以将太阳能电池板输出的直流电压转换为交流电网所需的电压。
总之，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器是一种高效、高功率密度和低电磁干扰的变换器拓扑结构，具有广泛的应用前景。
《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发展，DC-DC变换器作为直流电源转换的关键设备，其在现代电子设备中得到了广泛应用。
近年来，LLC谐振技术在DC-DC变换器中受到了越来越多的关注，因为其能够提供高效、低损耗和优异的电压调整能力。
本文将重点研究基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器，探讨其工作原理、性能特点以及应用前景。
二、LLC谐振技术概述LLC谐振技术是一种基于电容、电感和谐振二极管的谐振电路，用于提高DC-DC变换器的效率。
它具有较高的电压转换比、低损耗和较小的电流纹波等优点。
LLC谐振变换器主要包括一个原边侧和副边侧的谐振电路，以及控制开关的工作周期。
通过控制开关的开通和关断，实现能量的传输和转换。
三、双向全桥DC-DC变换器结构与工作原理双向全桥DC-DC变换器采用全桥拓扑结构，结合LLC谐振技术，实现能量的双向传输和转换。
该变换器由四个开关管组成原边侧全桥电路，以及一个对应的副边侧全桥电路。
原边侧全桥电路中的开关管控制着能量的传输方向和传输速度。
在正向传输时，原边侧的开关管交替开通和关断，使能量从输入端传输到输出端。
在反向传输时，通过控制开关管的导通顺序和占空比，实现能量的回馈。
四、性能特点与优势分析基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有以下优点：1. 高效率：LLC谐振技术降低了开关损耗和磁化损耗，提高了变换器的效率。
2. 宽范围电压调整：通过调整开关管的占空比和导通顺序，实现宽范围的电压调整。
3. 双向传输：实现能量的正向传输和反向回馈，提高了能源利用率。
4. 软开关技术：减小了开关过程中的电流和电压峰值，降低了电磁干扰（EMI）。
五、应用领域与前景展望基于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。
例如，在新能源汽车中，可用于电池组之间的能量管理；在太阳能光伏发电系统中，可用于实现最大功率点跟踪（MPPT）和能量回馈；在电力储能系统中，可用于提高能量的利用率和稳定性。
全桥LLC谐振变换器研究
时段4（3〜t4（3时刻,Q1Q关断，此时谐 振电感电流）Lr给C1和C4充电，同时给C2和C3放
第3 期
彭秋雨等：全桥LLC谐振变换器研究
13
振电路开关管工作频率fs位于fm与fr之间时" 前级开关管可以完全实现ZVS,后级二极管可以完 全实现ZCS（zero curcent switch）.针对这—工作频 率进行分析.一个开关周期内的主要工作波形图如 图2所示，从图中可看出开关模式共分为6个时段, 其中）Lr方向为正方向.
时段1（0〜61）（0时刻，Q2、Q3关断，此时谐 振电感电流）Lr给C2和C3充电，同时给C1和C4放 电，因为开关管寄生电容（C1〜C4）的缓冲作用，开 关管Q2和Q3实现零电压关断.由于此段时间很短， 可以认为）Lr和励磁电流）Lm均保持不变，此时由输 出电容C。供电.
时段2（1〜tj（1时刻，寄生电容C1和C4结 束放电，寄生二极管D1和D4导通，此时Q1和Q』 实现零电压开通，加在AB两端的电压变为4,谐 振电流）Lr和励磁电流开始增加"Lr过零开始流 过Q1和Q4,整流管VD1导通，此时Lm电感电压 被输出电压钳位，使呈线性增加，G和Lr参与 谐振
第 29 卷第 3 期 2019 年9 月
湖南工程学院学报
JournalofHunal.29.No.3 Sep.2019
全桥LLC谐振变换器研究’
彭秋雨】，赵葵银】，熊 赛】，周慧芳2
!.湖南工程学院电气信息学院，湘潭411104).湖南电气职业技术学院风能工程学院，湘潭411101)
双向全桥LLC谐振变换器的宽增益混合控制研究
文章编号:１００４－２８９Ｘ(２０２２)０４－００１３－０６基金项目:福建省自然科学基金项目(２０１８Ｊ０１７５６)ꎻ晋江市福大科教园区发展中心科研项目(２０１９－ＪＪＦＤＫＹ－４５)双向全桥ＬＬＣ谐振变换器的宽增益混合控制研究张鸿远ꎬ董纪清(福州大学电气工程与自动化学院ꎬ福建㊀福州㊀３５０１０８)摘㊀要:随着储能技术的不断发展ꎬ实现储能系统与直流电网能量交互的宽电压增益双向ＤＣ/ＤＣ变换器得到广泛研究ꎮ针对带辅助电感的双向全桥ＬＬＣ变换器ꎬ文章提出一种新的混合控制策略ꎬ该策略以谐振频率为切换点ꎬ在电压增益大于１时采用变频控制ꎬ在电压增益小于１时采用变频＋移相控制ꎮ混合控制下的变换器电压增益宽ꎬ频率变化范围小ꎬ在工作过程均实现零电压开通ꎬ具有较高的工作效率ꎮ最后文章通过设计一台输入７５Ｖ~１３０Ｖꎬ输出４００Ｖ的１ｋＷ实验样机验证理论的正确性ꎮ关键词:双向全桥ＬＬＣꎻ电压增益ꎻ零电压开通ꎻ混合控制中图分类号:ＴＮ６２４㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:ＢＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＨｙｂｒｉｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＷｉｄｅＶｏｌｔａｇｅＧａｉｎｏｆＢｉｌａｔｅｒａｌＦｕｌｌ￣ｂｒｉａｇｅＬＬＣＲｅｓｏｎａｎｃｅＣｏｎｖｅｒｔｅｒＺＨＡＮＧＨｏｎｇ￣ｙｕａｎꎬＤＯＮＧＪｉ￣ｑｉｎｇ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎꎬＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＦｕｚｈｏｕ３５０１０８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＷｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｔｈｅｗｉｄｅｖｏｌｔａｇｅｇａｉｎｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤＣ/ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｔｈａｔｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｅｎｅｒｇｙｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍａｎｄＤＣｇｒｉｄｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｓｔｕｄ￣ｉｅｄ.Ｆｏｒｔｈｅｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｆｕｌｌ￣ｂｒｉｄｇｅＬＬＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈａｕｘｉｌｉａｒｙｉｎｄｕｃｔｏｒꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｅｗｈｙｂｒｉｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙꎬｗｈｉｃｈｔａｋｅｓｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｓｔｈｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｉｎｔꎬａｄｏｐｔｓｖａｒｉａｂｌｅ￣ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｗｈｅｎｔｈｅｖｏｌｔ￣ａｇｅｇａｉｎｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ１ａｎｄｖａｒｉａｂｌｅ￣ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ＋ｐｈａｓｅ￣ｓｈｉｆｔｃｏｎｔｒｏｌｗｈｅｎｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｇａｉｎｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１.Ｔｈｅｖｏｌｔ￣ａｇｅｇａｉｎｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｕｎｄｅｒｔｈｅｈｙｂｒｉｄｃｏｎｔｒｏｌｉｓｗｉｄｅꎬｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｖａｒｉａｔｉｏｎｒａｎｇｅｉｓｓｍａｌｌꎬａｎｄｔｈｅｚｅｒｏｖｏｌｔ￣ａｇｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｉｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎬｗｈｉｃｈｈａｓｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔ￣ｎｅｓｓｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｙｂｙｄｅｓｉｇｎｉｎｇａ１ｋＷｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｗｉｔｈ７５Ｖ~１３０Ｖｉｎｐｕｔａｎｄ４００Ｖｏｕｔｐｕｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｆｕｌｌ￣ｂｒｉｄｇｅＬＬＣꎻｖｏｌｔａｇｅｇａｉｎꎻｚｅｒｏｖｏｌｔａｇｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇꎻｈｙｂｒｉｄｃｏｎｔｒｏｌ１㊀引言随着新能源的发展和双碳目标的推进ꎬ与可再生能源互补发展的储能技术迎来了新机遇ꎮ双向ＤＣ/ＤＣ变换器是实现储能系统与直流电网能量双向流动的关键设备ꎬ其中ꎬ双有源全桥双向ＤＣ/ＤＣ变换器(ＤＡＢ)因其负载范围宽㊁软开关易实现㊁能量双向流动等优点被广泛应用ꎬ但其存在功率回流㊁环流损耗大㊁关断损耗高㊁软开关范围窄等问题[１]ꎮ㊀㊀为了改善ＤＡＢ的问题ꎬ谐振元件被广泛应用于ＤＣ/ＤＣ变换器ꎬ构成谐振型变换器ꎬ如ＬＣ㊁ＬＬＣ㊁ＣＬＬＣ型等双向ＤＣ/ＤＣ变换器ꎮ其中ＬＬＣ变换器最为常见ꎬ它有较宽的电压增益范围㊁可以减小环流损耗和关断损耗ꎬ避免功率回流ꎬ在全负载范围内实现软开关ꎬ但当反向输入时ꎬ变换器特性发生改变ꎬ只能工作于降压状态[２]ꎮ文献[３]在一次侧桥臂中点加入辅助电感ꎬ使变换器具有对称结构ꎬ从而令正向和反向电压增益相同ꎬ克服了ＬＬＣ变换器反向输入只能工作于降压状态的问题ꎬ但其对一次侧和二次侧开关管进行同步控制ꎬ输出端会产生回流功率ꎬ使得变换器电压增益范围变窄ꎮ文献[４]在文献[３]基础上运用同步不等宽的控制方法改善了电压增益范围较窄的问题ꎬ但控制方法较为复杂ꎮ文献[５]运用中心对称ＰＷＭ控制方法改善了电压增益范围较窄的问题ꎬ但存在功率回流的问题ꎮ文献[６]提出变频－移相控制拓宽了电压增益范围ꎬ控制简单ꎬ但当处于高压输入工作情况时ꎬ其移相角很大ꎬ造成关断损耗和环流损耗变大ꎮ㊀㊀为进一步提高变换器电压增益范围ꎬ提高变换器的工作效率ꎬ本文提出了一种混合控制策略ꎮ混合控制策略以谐振频率为切换点分为两部分ꎬ在电压增益大于１时采用变频控制ꎬ在电压增益小于１时采用变频＋移相控制ꎮ该控制策略可拓宽变换器的电压增益范围ꎬ同时在增益范围内实现零电压开通(ＺｅｒｏＶｏｌｔａｇｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇꎬＺＶＳ)ꎬ控制简单ꎬ易于实现ꎮ相对于移相控制ꎬ混合控制为实现增益所需的移相角较小ꎬ减小了移相带来的环流损耗ꎬ相对于变频控制ꎬ缩小了变换器频率变化范围ꎬ有利于磁性元件的设计ꎮ２㊀变换器电路拓扑图１㊀双向全桥ＬＬＣ变换器㊀㊀带辅助电感的双向全桥ＬＬＣ变换器电路拓扑如图１所示ꎬ开关管Ｑ１~Ｑ４构成一次侧全桥网络ꎬ谐振电感Ｌｒꎬ谐振电容Ｃｒꎬ变压器Ｔｘ的励磁电感Ｌｍ１ꎬ辅助电感Ｌｍ２构成谐振网络ꎬ开关管Ｑ５~Ｑ８构成二次侧全桥网络ꎬＤｑ１~Ｄｑ８为开关管的体二极管ꎬＣｑ１~Ｃｑ８为Ｑ１~Ｑ８寄生电容ꎬＣ１㊁Ｃ２为滤波电容ꎮ㊀㊀加在一次侧桥臂中点的辅助电感Ｌｍ２ꎬ改善了双向ＬＬＣ反向输入电压增益范围小的问题[３]ꎮ当Ｌｍ１与Ｌｍ２感值相同时ꎬ变换器正向功率输入与反向功率输入情况相同ꎬ电压增益相同ꎬ因此本文以正向功率输入为例进行分析ꎮ３㊀混合控制原理及其特性分析㊀㊀双向ＬＬＣ常见的控制方法有变频控制㊁同步控制㊁移相控制ꎮ在电压增益大于１时ꎬ变频控制可以达到较大的电压增益ꎬ而同步控制因为存在功率回流问题ꎬ使得增益较小[３]ꎮ在电压增益小于１时ꎬ变频控制和同步控制对增益的调节十分有限ꎬ而移相控制可以通过调节移相角产生较小的电压增益ꎬ但相对于其他控制ꎬ移相角会产生较大的环流损耗ꎬ效率相对较低ꎮ为了减小移相角同时又满足增益要求ꎬ文章在变频控制的基础上加入移相控制ꎬ相对于单一的移相控制ꎬ减小了移相角的大小ꎬ从而提高变换器的效率ꎮ综上考虑ꎬ文章采用变频控制和变频＋移相控制的混合控制策略ꎬ在电压增益大于１时采用变频控制ꎬ在电压增益小于１时采用变频＋移相控制ꎮ本节将对混合控制的变频控制和变频＋移相控制原理及增益特性进行详细分析ꎮ３ １㊀变频控制原理㊀㊀变频控制是通过改变一次侧开关管的开关频率来调节输出电压ꎬ二次侧开关管的体二极管作为整流网络ꎮ根据开关频率ｆｓ与谐振频率ｆｒ的关系可分为ｆｓ<ｆｒꎬｆｓ＝ｆｒꎬｆｓ>ｆｒ三种情况ꎬ其中ｆｒ＝１２πＬｒＣｒꎮ当电压增益大于１时ꎬ变换器工作于 ｆｓ<ｆｒ 的情况ꎮ㊀㊀以正向功率输入且ｆｓ<ｆｒ为例ꎬ此时工作波形如图２所示ꎮ以半个工作周期为例ꎬ其工作状态可分为以下四个模态:㊀㊀[ｔ０之前]:Ｑ２和Ｑ３处于导通状态ꎬＱ１和Ｑ４处于关断状态ꎬＬｍ１与Ｌｒ㊁Ｃｒ谐振ꎬ此时谐振电流ｉＬｒ与励磁电流ｉＬｍ１相等ꎬＱ５~Ｑ８都处于关断状态ꎬ由滤波电容Ｃ２维持二次侧电压Ｖ２ꎮＬｍ２被桥臂中点电压ＶＡＢ钳位ꎬ其电流ｉＬｍ２线性下降ꎮ㊀㊀[ｔ０~ｔ１]:ｔ０时刻ꎬＱ２和Ｑ３关断ꎬ变换器进入死区状态ꎬ此时ｉＬｍ２与ｉＬｒ共同构成的桥臂中点电流ｉＡＢ为一次侧开关管Ｑ１和Ｑ４的寄生电容放电ꎬ使其两端电压下降为０ꎬ同时ｉＡＢ为Ｑ２和Ｑ３的寄生电容充电ꎬ使其两端电压为上升为Ｖ１ꎮ㊀㊀[ｔ１~ｔ２]:ｔ１时刻ꎬＱ１和Ｑ４零电压开通ꎬＬｒ与Ｃｒ谐振ꎬＬｍ１被二次侧电压ｎＶ２钳位ꎬｉＬｍ１线性上升ꎮＬｍ２被ＶＡＢ钳位ꎬ其电流ｉＬｍ２线性上升ꎮ二次侧桥臂中点电流ｉＣＤ经Ｑ５和Ｑ８的体二极管Ｄｑ５和Ｄｑ８为滤波电容Ｃ２和二次侧负载提供电流ꎮ㊀㊀[ｔ２~ｔ３]:ｔ２时刻谐振电流ｉＬｒ与励磁电流ｉＬｍ１相等ꎬＬｍ与Ｌｒ㊁Ｃｒ谐振ꎬ因Ｌｍ大于Ｌｒꎬ故电流变化不明显ꎬ此时二次侧电流为０ꎬ不再向Ｃ２和二次侧负载提供电流ꎬＤｑ５和Ｄｑ８零电流关断ꎮ㊀㊀ｔ３之后Ｑ１和Ｑ４关断ꎬ变换器进入后半个工作周期ꎬ其工作状况与之前情况相似ꎬ不再赘述ꎮ图２㊀变频控制工作波形３ ２㊀变频控制的电压增益分析图３㊀基波等效电路㊀㊀由于辅助电感的存在ꎬ变频控制下的变换器无论正向工作还是反向工作ꎬ都与传统的ＬＬＣ谐振变换器原理相同ꎮ通过基波分析法(ＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌＨａｒ￣ｍｏｎｉｃＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎꎬＦＨＡ)可得到其电压增益公式ꎬ变换器的基波等效电路如图３(ａ)所示ꎬ其正向功率输入和反向功率输入时的基波等效电路分别如图３(ｂ)和图３(ｃ)所示ꎮ㊀㊀定义变换器电压增益为二次侧电压Ｖ２折算至一次侧的电压与一次侧电压Ｖ１的比值ꎬ如式(１)所示ꎮ㊀㊀Ｇ＝ｎＶ２Ｖ１(１)㊀㊀以正向功率输入为例ꎬ在变频控制下其电压增益表达式Ｇ为:Ｇ＝１１＋１ｋ(１－１ｆ２)[]２＋Ｑ (ｆ－１ｆ)[]２(２)㊀㊀其中ｋ＝Ｌｍ１ＬｒꎬＱ＝Ｌｒ/ＣｒＲａｃꎬＲａｃ＝８ｎ２π２Ｒｏꎬｆ＝ｆｓ/ｆｒꎮ㊀㊀对于变换器的一次侧开关管来说ꎬ要实现软开关ꎬ需满足在死区时间内ꎬ流过开关管的桥臂中点电流ｉＡＢ足以把开关管的电荷全部抽出ꎬ完成开关管寄生电容的充放电ꎮ假设ｉＡＢ(ｔ)在死区时间Ｔｄ内不再变化ꎬ一次侧开关管寄生电容皆为Ｃｑꎬ则满足式(３)就可实现软开关ꎮ㊀㊀ｉＡＢ(ｔｄ)Ｔｄȡ２ＣｑＶ１(３)㊀㊀ｉＡＢ电流等于谐振电流ｉｒ与辅助电感的电流ｉＬｍ２的和ꎬ而在死区时刻谐振电流ｉｒ大于等于励磁电流ｉＬｍ１ꎬ故死区时间内ｉＡＢ(ｔｄ)简化为下式ꎮｉＡＢ(ｔｄ)ȡｉＬｍ１＋ｉＬｍ２(４)㊀㊀ｉＬｍ１的表达式为:㊀㊀ｉＬｍ１＝ｎＶ２４Ｌｍ１ｆｓ(５)㊀㊀ｉＬｍ２的表达式为:㊀㊀ｉＬｍ２＝Ｖ１４Ｌｍ２ｆｓ(６)㊀㊀为了使变换器正向工作和反向工作电压增益相同ꎬ令励磁电感的值与辅助电感相等ꎬ即Ｌｍ１＝Ｌｍ２ꎮ㊀㊀由式(３)~(６)可得变换器在变频控制下软开关条件为:㊀㊀Ｌｍ１ɤ(１＋Ｇ)Ｔｄ８Ｃｑｆｓ(７)㊀㊀其中Ｇ＝ｎＶ２Ｖ１ꎮ３ ３㊀变频＋移相控制原理㊀㊀为了实现变换器较小的电压增益ꎬ同时又有较高的效率ꎬ文中在变频控制的基础上加入移相控制ꎬ在这种控制策略下ꎬ变换器通过调节一次侧开关管的开关频率和移相角来调节输出电压ꎬ二次侧开关管的体二极管作为整流网络ꎬ此时变换器工作于 ｆｓ>ｆｒ 的情况ꎮ㊀㊀ｆｓ>ｆｒ时的变频＋移相控制工作波形如图４所示ꎬ其前半个周期的工作状态可分为以下六个模态:㊀㊀[ｔ０之前]:Ｑ１和Ｑ２处于导通状态ꎬＱ３和Ｑ４处于关断状态ꎬＬｍ１与Ｌｒ㊁Ｃｒ谐振ꎬ此时谐振电流ｉＬｒ与励磁电流ｉＬｍ１相等ꎬ且方向为负ꎬ电流经过Ｑ１和Ｑ２形成环流ꎬＱ５~Ｑ８都处于关断状态ꎬ由滤波电容Ｃ２维持二次侧电压Ｖ２ꎮＬｍ２两端电压为０ꎬ故ｉＬｍ２可近似认为不再变化ꎮ图４㊀混合控制工作波形㊀㊀[ｔ０~ｔ１]:ｔ０时刻Ｑ１处于导通状态ꎬＱ２~Ｑ４都处于关断状态ꎬ此时ｉＬｍ２与ｉｒ共同构成的桥臂中点电流ｉＡＢ为一次侧开关管Ｑ４的寄生电容Ｃｑ４放电ꎬ使其两端电压下降为０ꎬ同时ｉＡＢ为Ｑ２的寄生电容Ｃｑ２充电ꎬ使其两端电压上升为Ｖ１ꎮ㊀㊀[ｔ１~ｔ２]:ｔ１时刻Ｑ４零电压开通ꎬＬｒ与Ｃｒ谐振ꎬＬｍ１被二次侧电压ｎＶ２钳位ꎬｉＬｍ１线性上升ꎮＬｍ２被ＶＡＢ钳位ꎬ其电流ｉＬｍ２线性上升ꎮ二次侧桥臂中点电流ｉＣＤ经Ｑ５和Ｑ８的体二极管Ｄｑ５和Ｄｑ８为滤波电容Ｃ２和二次侧负载提供电流ꎮ㊀㊀[ｔ２~ｔ３]:ｔ２时刻Ｑ１关断ꎬＱ４仍处于导通状态ꎬｉＡＢ为Ｑ３的寄生电容Ｃｑ３放电ꎬ使其两端电压下降为０ꎬ同时ｉＡＢ为Ｑ１的寄生电容Ｃｑ１充电ꎬ使其两端电压上升为Ｖ１ꎮ谐振电流ｉＬｒ在这一阶段不断减小ꎬ但ｉＬｒ仍大于励磁电流ｉＬｍ１ꎬ故仍有电流传递到二次侧ꎮＬｍ１被二次侧电压ｎＶ２钳位ꎬｉＬｍ１线性上升ꎬＬｍ２两端电压为０ꎬｉＬｍ２可近似认为不再变化ꎮ㊀㊀[ｔ３~ｔ４]:ｔ３时刻Ｑ３零电压开通ꎬ此时ＶＡＢ为０ꎬ与上一模态相似ꎬ谐振电流ｉＬｒ继续减小ꎬｉＬｍ１线性上升ꎬｉＬｍ２可近似认为不再变化ꎮ㊀㊀[ｔ４~ｔ５]:ｔ４时刻ꎬＱ３和Ｑ４处于导通状态ꎬＱ１和Ｑ２处于关断状态ꎬＬｍ１与Ｌｒ㊁Ｃｒ谐振ꎬ此时谐振电流ｉＬｒ与励磁电流ｉＬｍ１相等ꎬ故Ｑ５~Ｑ８都处于关断状态ꎬ由滤波电容Ｃ２维持二次侧电压Ｖ２ꎮＬｍ２因两端电压为０ꎬｉＬｍ２可近似认为不再变化ꎮ㊀㊀ｔ５之后Ｑ４关断ꎬ变换器进入后半段工作周期ꎬ其工作状况与之前情况相似ꎬ不再赘述ꎮ㊀㊀若变换器有较大的移相角ꎬ会使图４中ｔ４~ｔ６阶段和ｔ７~ｔ８阶段在一个周期中所占的比例加大ꎬ使得变换器的损耗增加ꎬ效率降低ꎮ３ ４㊀变频＋移相控制的电压增益分析㊀㊀当变换器采用变频＋移相控制时ꎬ开关频率和移相角共同影响着变换器的电压增益ꎬ用占空比Ｄ来表示移相角的大小ꎬ定义:Ｄ＝Ｔｏｎ/(Ｔｓ/２)＝２Ｔｏｎ/ＴｓꎬＴｏｎ指在半个开关周期里对角开关管同时开通的时间ꎬ如图４所示ꎮ㊀㊀以正向为例ꎬ通过基波分析法和傅里叶展开可得到变频＋移相控制下基波有效分量为:㊀㊀ＶᶄＡＢ＝２２πＶ１ｓｉｎ(Ｄπ２)(８)㊀㊀二次侧桥臂中点电压ＶＣＤ在变频＋移相控制下的基波有效分量与变频控制相同ꎬ为:㊀㊀ＶＣＤ＝２２πｎＶ２(９)㊀㊀变频＋移相控制下的交流等效电阻为:㊀㊀Ｒᶄａｃ＝４ｎ２(１－ｃｏｓ(Ｄπ))π２Ｒｏ(１０)㊀㊀由(９)~(１０)式可得变频＋移相控制下变换器的电压增益表达式:㊀㊀Ｇᶄ＝ｓｉｎ(Ｄπ２)１＋１ｋ(１－１ｆ２)[]２＋[２１－ｃｏｓ(Ｄπ) Ｑ (ｆ－１ｆ)]２(１１)㊀㊀根据表达式可绘制出ｆｓ>ｆｒ时的电压增益曲线如图５所示ꎬ其中ꎬＤ为变量ꎬｋꎬＱ为固定参数ꎬ分别取ｋ＝４ꎬＱ＝０ ４ꎮ图５㊀变频＋移相电压增益曲线㊀㊀根据以上分析ꎬ相对于单一的移相控制ꎬ在满足增益的条件下ꎬ变频＋移相控制可以通过频率的调节ꎬ减小移相角的大小ꎬ从而减小环流的损耗ꎬ提高变换器的效率ꎻ相对于单一的变频控制ꎬ变频＋移相控制的频率变化范围较小ꎬ降低了磁性元件的设计难度ꎮ㊀㊀同样ꎬ变频＋移相控制下的变换器要实现软开关ꎬ也需满足式(３)ꎮ㊀㊀变频＋移相控制下ｉＬｍ１的表达式为:㊀㊀ｉＬｍ１＝ｎＶ２Ｄ４Ｌｍ１ｆｓ(１２)㊀㊀变频＋移相控制下ｉＬｍ２的表达式为:㊀㊀ｉＬｍ２＝Ｖ１Ｄ４Ｌｍ２ｆｓ(１３)㊀㊀将式(１２)㊁(１３)带入式(３)可得变换器在变频＋移相控制下软开关条件为:㊀㊀Ｌｍ１ɤ(１＋Ｇ)ＤＴｄ８Ｃｑｆｓ(１４)３ ５㊀混合控制策略的实现㊀㊀基于以上分析ꎬ文章提出的混合控制策略ꎬ以谐振频率ｆｒ为切换点ꎬ当ｆｓ<ｆｒ时ꎬ即电压增益大于１时ꎬ采用变频控制ꎻ当ｆｓ>ｆｒ时ꎬ即增益小于１时ꎬ采用变频＋移相控制ꎮ由式(２)和式(１１)可以得到混合控制策略下变换器电压增益为:㊀㊀Ｇ＝１１＋１ｋ(１－１ｆ２)[]２＋Ｑ (ｆ－１ｆ)[]２ꎬｆｓɤｆｒｓｉｎ(Ｄπ２)１＋１ｋ(１－１ｆ２)[]２＋２１－ｃｏｓ(Ｄπ) Ｑ (ｆ－１ｆ)[]２ꎬｆｓ>ｆｒìîíïïïïïïïï(１５)㊀㊀根据电压增益表达式可绘制混合控制的增益曲线ꎬ如图６所示ꎬ其中ꎬｋꎬＱ为固定参数ꎬ分别取ｋ＝４ꎬＱ＝图６㊀混合控制电压增益曲线㊀㊀以ＤＳＰ为例ꎬ具体控制流程图如图７所示ꎮＤＳＰ进入中断后进行输出电压Ｖｏ采样ꎬ计算电压误差Ｖｆꎬ并利用ＰＩ计算出开关频率ｆｓꎬ若ｆｓ<ｆｒꎬ移相角θ清零ꎬ若ｆｓ>ｆｒꎬ利用ＰＩ计算出移相角θꎬ随后将计算所得的值加载给控制器ꎬ实现电压的调节ꎮ４㊀实验验证㊀㊀为验证文章所提方法的正确性ꎬ搭建了一台１ｋＷ双向全桥ＬＬＣ变换器实验样机ꎬ一次侧为储能系统输入端ꎬ输入电压为７５~１３０Ｖꎬ二次侧为直流电网输入端ꎬ输入电压为４００Ｖꎮ带辅助电感的双向全桥ＬＬＣ谐振参数的优化设计可完全参照传统ＬＬＣ变换器ꎬ样机参数为:Ｌｒ＝７ ６μＨꎬＬｍ１＝３０ ４μＨꎬＬｍ２＝３１μＨꎬＣｒ＝３３０ｎＦꎬ变压器匝比ｎʒ１＝１/４ꎬ开关管Ｑ１~Ｑ４型号为ＩＰＰ１１０Ｎ２０Ｎ３ꎬ开关管Ｑ５~Ｑ８型号为ＵＦ３Ｃ０６５０８０Ｋ３Ｓꎮ图７㊀控制流程图㊀㊀图８是变换器正向工作满载波形ꎬ由图８(ａ)可知ꎬ一次侧输入７５Ｖ㊁二次侧输出４００Ｖ时变换器工作在变频状态ꎬ在Ｑ４导通前ꎬＶｄｓ４已降为０ꎬ实现了ＺＶＳꎬ但由于满载下关断电流较大ꎬ使Ｖｄｓ４在Ｑ４关断时存在尖峰ꎮ由图８(ｂ)可知ꎬ一次侧输入１３０Ｖ㊁二次侧输出４００Ｖ时ꎬ变换器工作在变频＋移相控制状态ꎬ此时ｆｓ>ｆｒꎬ由于移相角的存在ꎬ桥臂中点电压ＶＡＢ出现零电压平台ꎬ移相角相对较小ꎬ且开关管实现了ＺＶＳꎮ图８㊀正向功率输入工作波形㊀㊀图９是变换器反向工作满载波形ꎬ由图９(ａ)可知ꎬ二次侧输入４００Ｖ㊁一次侧输出１３０Ｖ时变换器工图９㊀反向功率输入工作波形作在变频控制状态ꎬ此时ｆｓ<ｆｒꎬ开关管实现了ＺＶＳꎮ由图９(ｂ)可知ꎬ二次侧输入４００Ｖ㊁一次侧输出７５Ｖ时ꎬ变换器工作在混合控制状态ꎬ此时ｆｓ>ｆｒꎬ由于移相角的存在ꎬ桥臂中点电压ＶＣＤ出现零电压平台ꎬ移相角相对较小ꎬ且开关管实现了ＺＶＳꎮ㊀㊀图１０给出了变换器在不同一次侧电压下正向和反向工作的满载效率曲线ꎮ实测变换器正向工作峰值效率是９６ ６％ꎬ反向工作峰值效率是９７ ３％ꎮ变换器开关频率变化范围为７１~１２６ｋＨｚꎬ频率变化范围小ꎬ易于磁性元件设计ꎮ图１０㊀满载效率曲线５㊀结论㊀㊀本文详细分析了带辅助电感的双向全桥ＬＬＣ的工作原理和特性ꎬ提出了一种混合控制策略ꎬ给出了控制策略的实现方法ꎬ最后通过搭建１ｋＷ的实验样机ꎮ经过实验验证ꎬ在混合控制策略下的实验样机有以下特性:①具有宽泛的电压增益范围ꎬ适用于储能系统与直流电网的能量交互ꎻ②在输入电压范围内开关管实现了ＺＶＳꎬ变换器工作效率高ꎬ峰值效率达到９７ ３％ꎻ③混合控制中的变频＋移相控制改善了移相控制移相角过大的问题ꎻ④频率变化范围小ꎬ易于磁性元件设计ꎻ⑤控制方法简单ꎬ易于实现ꎮ参考文献[１]㊀ＬｉＸꎬＬｉＹＦ.ＡｎＯｐｔｉｍｉｚｅｄＰｈａｓｅ￣ＳｈｉｆｔＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＦｏｒＦａｓｔＴｒａｎ￣ｓｉｅｎｔＲｅｓｐｏｎｓｅｉｎａＤｕａｌ￣Ａｃｔｉｖｅ￣ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｖｅｒｔｅｒ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０１４ꎬ２９(６):２６６１－２６６５.[２]㊀ＬｉｕＪꎬＺｈａｎｇＪꎬＺｈｅｎｇＴＱꎬｅｔａｌ.ＡＭｏｄｉｆｉｅｄＧａｉｎＭｏｄｅｌａｎｄｔｈｅＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇＤｅｓｉｇｎＭｅｔｈｏｄｆｏｒａｎＬＬＣＲｅｓｏｎａｎｔＣｏｎｖｅｒｔｅｒ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０１７ꎬ３２(９):６７１６－６７２７.[３]㊀ＪｉａｎｇＴꎬＣｈｅｎＸꎬＺｈａｎｇＪꎬｅｔａｌ.ＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＬＬＣｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｎ￣ｖｅｒｔｅｒｆｏｒｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｃ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎ￣ｆｅｒｅｎｃｅ(ＡＰＥＣ).ＩＥＥＥꎬ２０１３.[４]㊀ＪｉａｎｇＴꎬＺｈａｎｇＪꎬＷｕＸꎬｅｔａｌ.ＡＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＬＬＣＲｅｓｏｎａｎｔＣｏｎ￣ｖｅｒｔｅｒＷｉｔｈＡｕｔｏｍａｔｉｃＦｏｒｗａｒｄａｎｄＢａｃｋｗａｒｄＭｏｄｅＴｒａｎｓｉｔｉｏｎ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０１５ꎬ３０(２):７５７－７７０.[５]㊀鹿麒ꎬ郝瑞祥ꎬ王帅.基于变频与中心对称ＰＷＭ控制的双向ＤＣ/ＤＣ变换器[Ｊ].电力电子技术ꎬ２０２１ꎬ５５(１):８７－９０＋９４.[６]㊀陶文栋ꎬ王玉斌ꎬ张丰一ꎬ等.双向ＬＬＣ谐振变换器的变频－移相控制方法[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１８ꎬ３３(２４):５８５６－５８６３.收稿日期:２０２２－０２－２４作者简介:张鸿远(１９９６－)ꎬ男ꎬ工学硕士ꎬ主要从事电力电子变流技术研究工作ꎮ。
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1 绪论 .......................................................................................................................... 1 1.1 本课题研究背景及意义 ................................................................................................1 1.2 国内外研究动态和发展趋势 ........................................................................................2 1.2.1 谐振型开关变换器的研究动态 .............................................................................2 1.2.2 LLC 谐振变换器的发展趋势 .................................................................................9 1.3 本文的主要研究内容 ..................................................................................................10 2 全桥 LLC 谐振变换器的原理及特性 ........................................................................ 12 2.1 全桥 LLC 谐振变换器的主电路结构 .........................................................................12 2.2 全桥 LLC 谐振变换器的等效电路及工作区域 ..........................................................13 2.2.1 全桥 LLC 谐振变换器的等效电路 ......................................................................13 2.2.2 全桥 LLC 谐振变换器的工作区域 ......................................................................16 2.3 全桥 LLC 谐振变换器工作原理分析 .........................................................................19 2.3.1 变换器在 fm<f<fr 时工作原理 ...............................................................................19 2.3.2 变换器在 f=fr 时工作原理 ....................................................................................24 2.3.3 变换器在 f>fr 时工作原理 ....................................................................................25 2.4 全桥 LLC 谐振变换器的特性分析 .............................................................................28 2.4.1 频率特性 ..............................................................................................................28 2.4.2 空载特性 ..............................................................................................................30 2.4.3 短路特性 ..............................................................................................................32 2.5 本章小结 .....................................................................................................................32 3 全桥 LLC 谐振变换器设计 ...................................................................................... 34 3.1 全桥 LLC 谐振变换器电路组成框图 .........................................................................34 3.2 主电路设计 .................................................................................................................35 3.2.1 主变压器设计 ......................................................................................................35 3.2.2 谐振电容 Cr 选取 .................................................................................................37 3.2.3 谐振电感 Lr 选取..................................................................................................38 3.2.4 励磁电感 Lm 选取 ................................................................................................38 3.2.5 主开关管的选用...................................................................................................39 3.3 整流滤波电路设计 ......................................................................................................41 3.3.1 整流电路拓扑选择...............................................................................................41 3.3.2 输出整流二极管的选择 .......................................................................................42
关 键 词：全桥 LLC 谐振变换器，ZVS，空载特性，MC33067 研究类型：应用研究
Subject Specialty Name
：Research on Full Bridge LLC Resonant Converter ：Power Electrics&Power Drives ：Wen Meijuan Liu Shulin (Signature) (Signature)
论文题目：全桥LLC谐振变换器研究 专 业：电力电子与电力传动 (签名) 刘树林 摘 要 (签名)
硕 士 生：文美娟 指导教师：张刚
随着开关电源向高频、高效和高功率密度方向的发展，传统的硬开关在应用中出现 了很多问题。为解决这些问题，软开关技术应运而生。谐振型开关变换器作为软开关的 一种，具有工作频率高、损耗小、效率高、体积小等优点。而 LLC 谐振型开关变换器 以其兼具能够在全负载范围内实现原边开关管的 ZVS 开通，整流二极管的 ZCS 关断的 特点和便于磁集成、 输入电压范围宽等优势， 在高频开关领域获得了广泛的关注和应用。 本文首先研究了谐振型开关变换器的发展及其分类，并对各种谐振变换器的优缺点 进行了比较和总结。在此基础上对全桥 LLC 谐振变换器的工作原理进行了详细分析， 同时还分析了其频率特性、空载特性以及短路特性，指出了变换器各参数对其工作情况 的影响。其次，采用 MC33067 作为全桥 LLC 谐振变换器的主要控制芯片，探讨了变换 器主电路以及驱动电路的详细设计过程，其中包括主开关管、整流二极管、输出滤波电 容等元器件的参数计算及选型，着重给出了谐振电感、谐振电容等谐振元件以及主变压 器、驱动变压器等磁性元件的选择依据和设计方法。最后，采用 Saber 软件对该变换器 主电路进行了仿真分析并搭建了实验样机，详细分析了实验过程中遇到的几个问题，如 变换器不能工作在感性状态、工作频率不可线性变化，并给出了相应的解决方案。 本文设计了一台 500W 的全桥 LLC 谐振变换器实验样机。通过对样机的测试得到 了变换器开关管的驱动波形、谐振电流以及输出纹波电压等波形。经过对这些波形的分 析可知，文中的理论研究和设计方法都是合理可行的。