LLC串联谐振全桥变换器的研究分析
《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。
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 /=。
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。
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究
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。
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
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究 移相全桥和LLC区别
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
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
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作者：黄森刘军徐忠良唐刚来源：《科技创新与应用》2017年第23期摘要：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。
关键词：LLC谐振变换器；基频分量法；电压增益；参数中图分类号：TM131.4+1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）23-0001-03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。
《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。
LLC谐振转换器之分析
LLC谐振转换器之分析飞兆半导体特稿2009年6月LLC谐振转换器之分析作者：飞兆半导体欧洲功率转换及工业产品市场开发经理Jon Harper 引言/摘要全球对降低能耗的需求正在促进节能技术的推广。
在70W - 500W交流输入电源中，由于LLC谐振转换器(效率通常在90%以上) 的效率高于标准电源拓扑，所以其运用越来越广泛。
本文阐释了谐振转换器高效的原因，并探讨了LLC谐振转换器的功能和优势，最后简要分析了一个采用FSFR2100 LLC谐振转换器的电源。
采用谐振转换器的理由把能耗降至最低有许多好处：减少温室气体排放；减少不可再生能源的使用，以及降低运行电源的生命周期成本。
电源节能倡议不仅建议或规定不同负载条件下电源的效率，而且还包括了对待机功耗的要求。
在美国加州，50W以上的外部适配器的满负载效率必须大于85%。
80PLUS等自愿性倡议要求电源在20%、50%和100%不同负载条件下的效率都大于80%。
而欧盟正在对20大类产品进行评估，旨在于整个欧洲范围内推出节能规范，在其它地区的既有规范和自愿性标准预计将对欧盟规范有重大影响。
功率因数校正(PFC) 前端是电源常用的一项额外功能，例如80PLUS倡议就要求采用PFC的功能。
PFC可以节省耗电量，避免建筑物内第三阶谐波电流造成的一些问题，而PFC电路一般能产生380V-400V左右的恒定电压，这种窄输入电压范围大大有利于谐振拓扑的采用。
以往，前级临界连续Boost升压PFC和后级双管正激拓补，都是100W – 300W功率因数校正电源的首选拓扑，这种情况直到最近才有所改变。
这种拓扑简明易懂，是隔离型降压拓扑(正激拓扑) 的衍生结构，利用两个晶体管代替一个晶体管，可尽量减小晶体管成本，简化变压器设计。
此外，这种拓扑能够处理很宽的输入电压范围，具有很好的轻负载调节性能。
不过，它需要一个很大的输出电感，在大负载条件下的效率低于谐振转换器。
谐振转换器中的零电压开关谐振转换器的高效率优势源于它采用了零电压开关 (ZVS) 技术 [注1]。
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。
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+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型串并联谐振变换器参数分析与运用
3．2 与f>fr时的比较
在开关频率f0<f<fr的条件下谐振网络呈感性，有助于开关管的ZVS开通，且在此频率范围内副边整流二极管的电流断续，从而实现了整流二极管的零电流关断，消除了反向恢复产生的损耗。
LLC型串并联谐振变换器参数分析与运用
沈萍龚春英
0 引言
随着现代电力电子技术的发展，开关电源向着高频化、集成化、模块化方向发展。提高开关频率能减小体积，提高功率密度及可靠性，平滑变化的波形和较小的电压／电流变化率也有利于改善系统的电磁兼容性，降低开关噪声。功率谐振变换器以谐振电路为基本的变换单元，利用谐振时电流或电压周期性的过零，从而使开关器件在零电压或零电流条件下开通或关断，以实现软开关，达到降低开关损耗的目的，进一步提高频率，因此得到了重视和研究。
1．3 串并联谐振
输出电压可高于或低于电源电压，且负载变化范围宽，是目前研究领域中较主流的结构。
2 谐振参数分析
2．1 电路拓扑
图1为LLC型串并联半桥谐振变换器电路，主开关管S1和S2是固定0．5占空比互补导通，Lr、Cr与变压器的并联电感Lm构成LLC谐振网络，整流二极管直接连接到输出电容上。
LLC有两个谐振谐振频率，分别为Lm与Lr、Cr产生的串并联谐振频率 以及Lr和Cr产生的串联谐振频率。
3．1 不同负载下的仿真与分析
3．1．1 满载
满载情况下的模态分析及仿真波形分别如图3及图4所示。
Model(t0～t1)：t0时刻S2关断，谐振电流对C2、C1(分别为S2、S1的寄生电容)充放电，S1端电压开始下降，当降为零时S1的体二极管导通，为S1的ZVS创造条件。变压器原边电压为上正下负，D1和D4导通，Lm两端电压被箝位为nVo，iLm线性上升，谐振只发生在Lr和Cr之间，Lm未参与谐振。
LC串联谐振变换器与LLC谐振变换器的 分析与比较
LC串联谐振变换器与LLC谐振变换器的分析与比较发表时间：2018-06-25T17:00:21.153Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：杨宇辰郭玲刘艳梅龚浩男[导读] 摘要：谐振型变换器作为一种软开关变换技术，具有体积小、开关频率高、开关损耗小、效率高等优点。
（武汉科技大学湖北武汉 430080）摘要：谐振型变换器作为一种软开关变换技术，具有体积小、开关频率高、开关损耗小、效率高等优点。
本文主要对LC串联谐振变换器与LLC谐振变换器的原理和结构等展开了分析和比较，希望为突破硬开关的瓶颈，减小开关损耗即实现开关管的软开关有一定的借鉴意义。
关键词：谐振变换器；开关变换；分析比较高效率、高频化和高功率密度是开关电源发展的必然趋势，然而传统硬开关电路的开关损耗正比于开关频率，开关损耗的存在限制了变换器开关频率的提高，从而限制了变换器的小型化和轻量化。
为突破硬开关的瓶颈，减小开关损耗即实现开关管的软开关，由此软开关技术应运而生。
谐振型变换器作为软开关的一种，应用谐振原理，使开关电源中开关器件的电压或电流按正弦或准正弦规律变化，当电流自然过零时，使器件关断，电压为零时，使器件开通，从而使器件在关断和开通的过程中损耗接近为零。
本文就LC串联谐振变换器以及LLC谐振变换器进行原理分析和比较。
1 结构分析与比较全桥式LC串联谐振变换器其结构相对简单，MOSFET管Q1、Q2和Q3、Q4分别构成逆变电路的上下两桥臂，Q1，Q3管驱动信号相同，Q2，Q4管驱动信号相同，谐振元件Lr、Cr串联构成谐振网络，谐振网络经过变压器，再经过全波整流电路后与负载RL串联，可知，谐振网络与负载形成了一个分压式结构，变压器既起到电压变换的作用，又起到隔离作用。
图1为LLC全桥谐振变换器。
与LC串联谐振变换器结构基本相同，不同的是谐振电路中增加了一个励磁电感Lm，与谐振电感Lr不同在于Lm是一个由变压器励磁产生的有限的值。
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。
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分 类 号学 号2003611310063 学码校代 10487密 级硕学论士位文LLC 联谐桥串振全DC/DC变换研器的究学请位申人： 宫 力学专业科： 电电与电传动力子力导教师指： 晓李帆 教 授辩答日期: 2006年4月28日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringResearch on LLC Series Resonant Full-BridgeDC/DCConverterCandidate ： Gong LiMajor ：Power Electronics and Electric DriveSupervisor：Professor Li Xiaofan Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074, P.R.ChinaApril, 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。
本论文属于不保密□。
（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。
关键词： 直流－直流变换器 软开关 串联谐振 小信号模型AbstractIn 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目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论1.1电力电子技术的概况 (1)1.2开关电源和DC/DC变换器的发展趋势 (2)1.3软开关技术 (4)1.4本文研究的主要内容 (6)2 LLC串联谐振全桥DC/DC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 (7)2.2MOSFET和IGBT性能比较 (10)2.3LLC串联谐振变换器工作原理分析和工作区域划分 (12)2.4小结 (32)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 (33)3.2扩展描述函数法建模的基本原理 (34)3.3LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的小信号建模 (38)3.4LLC串联谐振变换器小信号模型和稳定性分析 (42)3.5控制器的设计和实现 (44)3.6小结 (47)4 主电路和控制电路设计4.1主电路参数设计 (48)4.2控制电路设计 (57)4.3小结 (61)5 实验结果与分析5.1实验波形分析 (62)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。