推挽谐振变换器研究

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移相谐振PWM技术的研究

移相谐振PWM技术的研究南昌航空工业学院赵珂Research for the Phase Shifted Resonant PWM Control technique摘要：本文着重讨论在高频应用场合下的移相零电压谐振PWM技术，分析移相型谐振变换器、谐振腔电路及定额PWM技术中的设计规范。

关键词：移相谐振控制；ZVS；定频脉宽调制；谐振腔；UC3875分类号：TN787+.2 文献标识：B 文章编号：1006-6977（1999）11-0036-031. 概述要实现开关电源的小型化，除元件本身的性能和体积改进外，另一个重要途径就是提高开关电源的工作频率。

在传统的PWM型开关电源中，开关损耗是开关电源高频化的主要障碍之一。

为防止开关管共同导通而留的死区时间，限制了开关电源工作频率的提高，而移相谐振PWM技术正是利用死区时间，通过谐振腔使开关管输出电容(寄生参数)上的电压迅速放电，从而实现零电压或零电流开关，减少开关损耗和降低噪声干扰。

移相式PWM控制器UC3875是设计移相零电压谐振PWM开关电源的理想器件，它可对全桥开关的相位进行相位移动，实现全桥功率级定频脉宽调制控制。

通过功率开关器件的输出电容充/放电，在输出电容充/放电结束(即电压为零)时实现零电压开通。

相位控制的特点体现在UC3875的四个输出端分别驱动A/B、D/C两个半桥，可单独进行导通延时(即死区时间)的可编程控制，在该死区时间内确保下一个功率开关器件的输出电容放电完毕，为即将导通的开关器件提供电压开通条件。

在全桥变换拓扑模式下，移相控制的优点得到最充分的体现。

UC3875在电压模式和电流模式下均可工作，并可过电流关断以实现故障的快速保护。

2. 全桥移相谐振电路传统的PWM型开关电源具有控制简单，稳态直流增益与负载无关等优点，缺点是开关损失随开关频率的提高而增加。

造成PWM变换器开关损失较大的原因是：(1)开关器件的通、断都是强制的；(2) 开关器件是非理想的，即开和关不能瞬间完成，都需要一定的时间；(3) 开关器件及与之相连的器件都有寄生参数，使通过开关器件的电压和电流不是纯方波，如图1所示。

逆变器前端倍压LC谐振推挽式直流变换器

电气传动2015年第45卷第7期逆变器前端倍压LC 谐振推挽式直流变换器袁义生，朱本玉，罗峰（华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌330013）摘要：提出了一种零电流开关（ZCS ）的推挽式直流变换器。

变压器的副边采用倍压电路结构，利用倍压电路中的电容和变压器漏感实现LC 谐振来传递能量。

电路采用调频工作，开关频率小于谐振频率，使得开关管和二极管都能获得ZCS ，二极管只承受输出电压。

各工作模式被详细分析。

推导了电路的电压增益与频率比m 、励磁电感/漏感比h 以及品质因数Q 的关系，表明了变压器副边绕组可以比传统设计减半。

针对在一个车载逆变器样机的应用，指出了该推挽电路的设计方法。

对一个600W 逆变器样机测试表明，整机最高效率达到91.5%。

实验波形也验证了工作原理分析正确。

关键词：直流变换器；LC 谐振；零电流开关；倍压结构；逆变器中图分类号：TM46文献标识码：ADoubling ⁃voltage LC Resonant Push ⁃pull DC Converter in Front ⁃end of InverterYUAN Yi⁃sheng ，ZHU Ben⁃yu ，LUO Feng （School of Electrical and Electronic Engineering ，East China Jiaotong University ，Nanchang 330013，Jiangxi ，China ）Abstract:A zero⁃current⁃switching push⁃pull DC converter was proposed with a voltage double on the secondary⁃side.The energy was transferred by the LC resonance between the voltage⁃double capacitance and the leakage inductor.The converter adopted frequency⁃modulating method with switching frequency less than resonant frequency.All power switches and diodes could achieve ZCS.The diodes only sustain output voltage.Each operation modes was analyinzed in detail.The relation among voltage⁃gain and frequency ratio m ，magnetizing inductance/leakage inductor ratio h and quality factor Q ，was derived.The turns of the secondary ⁃side winding are half of that in a traditional push ⁃pullconverter.Taking an inverter applied in a vehicle for example ，the design method was dictated.The peak efficiencytested in a 600W inverter prototype reached 91.5%.The test waveforms verifiy the converter available.Key words:DC converter ；LC resonance ；zero⁃current⁃switching ；voltage⁃double structure ；inverter基金项目：江西省自然科学基金（No.20142BAB206025）；江西省专利技术研发引导与产业化示范项目（No.20133BBM26077）作者简介：袁义生（1974-），男，博士，副教授，Email ：**************************以燃料电池为输入的逆变系统中，前端DC/DC 变换器效率很大程度影响整个系统效率，其结构也多种多样，其中，推挽式直流变换器因为结构简单、成本较低，被广泛应用于各类逆变器、不间断电源中。

功率谐振变换器

整流和滤波
当整流桥与谐振网络并联时,谐振输出量为谐振电压 vac , 滤波器多采用LC 低通滤波。由于滤波电感Lf 较大 ,负载电流中的高频纹波被有效滤除，故变换器的输出端部分可视为恒流负载。类似地 ,当整流桥与谐振网络串联时,谐振输出量为谐振电流 iac 。由于谐振电感 L s 本身具有稳流作用 ,滤波器可以仅采用容性滤波 ,此时变换器的输出端可视为恒压负载 V o
近年来有关功率谐振模块的研究已经展开。
可以相信 ,随着集成度的不断提高, 装置的集成化和模块化将极大地
拓宽谐振变换器的应用领域。
END
功率谐振变换器是一种基于软开关技术的电力电子变换装置
ห้องสมุดไป่ตู้
自80 年代以来 ,随着高频开关器件的诞生 , 电力电子装置逐渐向高频化、集成化和模块化方向发展。
事实证明,提高开关频率能够减小装置的体积 ,提高设备的功率密度和可靠性 , 并且降低开关噪声。在传统的PWM 变换器中, 由于开关管的硬开关特性 ,开关损耗随着频率的提高而急剧增大。
速度快 ,且易于实现。然而 ,当上下桥臂直通短路时,电流的变化率和峰值都较大 ,保护困难。与之相比,电流源型变换器的输入电流纹波较小,易实现短路保护 ,因此更适于大电流应用领域 ,但其存在关断电压高和效率较低等缺陷。
谐振网络
作为谐振变换器的核心部分 ,谐振网络通常由多个无源电感或电容组成。目前最常见的有串联谐振变换器 SRC 、并联谐振变换器 PRC 和串并联谐振变换器 SPRC
能否采用一种通用的模型将纷繁多样的拓扑结构统一起来 , 将是谐振变换技术的下一步研究目标。
值得注意的是 ,在某些文献中已经出现了较为统一的谐振网络 ,如T 型网络和 П型网络等。这些网络在一定程度上能够简化拓扑结构 , 并且为人们提供新的研究方向。

谐振DCDC变换器的研究

谐振DCDC变换器的研究本科毕业设计（论文）（谐振DC/DC变换器的研究）***燕山大学2012年 6月I摘要一般说来直流变换器工作时采用PWM控制方式，此时开关管工作在硬开关状态下，会产生开关损耗，使变换器效率降低，软开关技术应运而生。

谐振变换器就是直流开关电源中软开关技术的一类。

谐振变换器的较成熟的研究成果包括串联谐振变换器和并联谐振变换器。

串联谐振变换器由于电路结构简单，控制容易等优点，广泛应用于实际生产中。

本次设计就是基于此优点的基础上设计的。

本次设计中研究的主电路内容包括全桥逆变电路、LC串联谐振电路、变压器环节、桥式整流、滤波电路。

控制电路选用移相控制。

本文通过对串联谐振型全桥变换器的分析，详细介绍了串联谐振全桥变换器的工作原理，通过等效电路的建模方法，对串联谐振型高频变换器行了数学模型分析及闭环调节器参数的设计；变换器在串联谐振槽能量瞬时值控制的方式下，所有的功率开关管均可以工作在零开关状态，且零开关的实现不受负载大小及特性的影响；同时串联谐振变换器具有理想电压源特性，输入输出侧能够实现电气隔离。

本文在完成以上工作的基础上，进行了PSIM仿真，给出了相关的实验结果，验证了电路工作原理分析的正确性。

关键词：串联谐振；DC/DC；全桥逆变；桥式整流；移相控制IIAbstractGenerally speaking, dc converter uses PWM control mode at work, this time switch tube works in a hard switching condition, it will produce switching loss made converter works at low efficiency. Soft switching technology arises at the moment. Resonant converter is one kind of soft switch technology in dc switch power.The more mature research results in Resonant converters are Series resonant converters and Parallel resonant converters. Series resonant converters is widely applied in practical production because of the converter circuit structure is simple, easy control and so on. The design is based on this advantage of the Series resonant converters.In this paper the design of the main circuit include the whole bridge inverter circuits, LC series resonant circuit, transformer link, bridge rectifier and filter circuit. Control circuit choose phase shifting control. The mathematical model is built in the way on equivalent circuit, and the parameters design of the closed-loop is completed. In the stability research of the DC distributed system, the factors influencing the input impedance and the output impedance of the series resonant DC/DC bi-direction converter are analysed. The power flow direction is judged by the voltage difference among DC distributed buses.In this paper which based on the work is completed the above, the PSIM simulation and the related experimental results are given to verify the correctness of the circuit principle analysis.Keywords: Series resonant; dc/dc; Bridge inverter; Bridge rectifier; Phase shifting controlII目录摘要 (II)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2软开关技术 (1)1.2.1 软开关技术的提出 (1)1.2.2 软开关技术的实现策略 (2)1.2.3 谐振变换器的分类 (4)1.3基本的串联谐振与并联谐振 (5)1.3.1 串联负载谐振 (5)1.3.2 并联负载谐振 (6)1.3.3 串联谐振变换器的等效电阻 (7)本章小结 (8)第2章串联谐振DC/DC变换器 (9)2.1串联谐振变换器的宏模型 (9)2.2串联谐振变换器综述 (9)2.3全桥逆变电路的开关模态分析 (10)2.4串联谐振变换器的控制方法 (14)本章小结 (18)第3章串联谐振变换器的稳态模型和数学分析 (19)3.1串联谐振的稳态模型 (19)3.1.1 开关网络的稳态模型 (20)3.1.2 整流滤波网络的稳态模型 (21)3.1.3 串联谐振槽路的传递函数 (22)3.2串联谐振的数学分析 (23)III本章小结 (28)第4章电路开环与闭环仿真 (29)4.1电路开环仿真 (29)4.2电路闭环仿真 (31)本章小结 (33)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (37)附录1 (38)附录2 (43)附录3 (47)附录4 (53)附录5 (59)IV第1章绪论1.1 课题背景开关电源是在电子、通信、电气、能源、航空航天、军事以及家电等领域应用都非常广泛的电力电子装置。

一种推挽式Boost DCDC变换器的研究

一种推挽式Boost DCDC变换器的研究摘要：随着电力电子技术的迅速发展，双向DC/DC变换器的应用日益广泛。

文章提出在双向DC/DC变换器中用到的一种推挽式Boost DC/DC变换器，全面分析这种变换器的工作原理并阐述其缺点，利用PSPICE仿真软件对其进行建模仿真。

0 引言电力电子技术是研究电能变换原理与变换装置的综合性学科，是电力行业中广泛运用的电子技术。

电力电子技术研究的内容非常广泛，包括电力半导体器件、磁性元件、电力电子电路、集成控制电路以及由上述元件、电路组成的电力变换装置，其中电力变换技术是开关电源的基础和核心。

由于生产技术的不断发展，双向DC/DC变换器的应用也越来越广泛，主要有直流不停电电源系统（DC-UPS）、航空电源系统、电动汽车等车载电源系统、直流功率放大器以及蓄电池储能等应用场合。

而双向DC/DC变换器中，升压变换和降压变换是双向DC/DC变换器中两个组成部分，在DC/DC升压式电路中，通常采用的拓扑结构有Boost、Buck、Boost和推挽三种。

而当输入电压比较低，功率不太大的情况下，一般优先采用推挽结构。

本文着重介绍一种推挽式Boost DC/DC变换器，对其工作原理进行分析并对这种变换器进行建模及仿真。

1 推挽式Boost DC/DC变换电路工作原理推挽式Boost DC/DC变换器的拓扑结构，如图1所示，前面一级升压电路可以看作是一个Boost升压电路，通过调整开关管S1的占空比来调节变压器原边输入电压；后面一级升压电路是一个推挽式变换电路，也可以看作是由两个正激式变换器组合来实现的，该变换器是由一个具有中心抽头的变压器和两只开关管S2、S3构成的。

这两个正激式变换器在工作过程中相位相反，在一个完整的周期中交替把能量传递给负载，所以称为推挽式变换。

图1 推挽式BoostDC/DC变换器功率开关管S1、S2、S3的发射极直接连接在电源负极，因此该变换器的驱动电路继承了一般推挽式变换电路的优点：基极驱动十分方便、简单，不需要进行电气隔离就可以直接驱动。

串联谐振软开关推挽电路研究的开题报告

串联谐振软开关推挽电路研究的开题报告一、选题背景谐振电路是一种特殊的电路，当工作在谐振频率时，其谐振电流往往比非谐振电路更大，能够实现更高效率的电能转换。

谐振电路在开关电源、无线传输、雷达等领域广泛应用。

在现代工业中，推挽电路作为一种常用的驱动电路，其在信号处理、电机驱动、电源管理等方面也有着广泛的应用。

二、研究目的本研究旨在设计一种串联谐振软开关推挽电路，研究其电路特性及稳定性，并优化其效率和性能，实现高效的电能转换和驱动控制。

三、研究内容1.设计串联谐振软开关推挽电路，进行电路仿真和分析。

2.研究谐振电路对推挽电路稳定性的影响，改进电路设计，提高电路性能。

3.优化电路结构，降低电路损耗，提高电路效率。

4.进行实验验证，分析电路的实际性能并与仿真结果进行比较，得出结论。

四、预期成果1.设计一种功能稳定、性能优异的串联谐振软开关推挽电路。

2.研究谐振电路对推挽电路的影响，提出改进方案，优化电路设计。

3.进行电路仿真和实验验证，得到电路性能参数和性能分析结果。

4.形成一份完整的开题报告和论文，发表在国内外权威期刊或学术会议上。

五、拟采用的研究方法1.电路理论分析和仿真：通过理论计算和电路仿真软件进行电路仿真和分析，得到电路不同参数下的性能数据。

2.电路实验验证：通过电路实验系统，对电路进行实际测试，得到电路实际工作状态下的性能数据和分析结果。

3.文献综述：通过查阅大量相关文献，了解本领域已有的研究成果和应用现状，为本研究提供参考和借鉴。

六、预期进度安排第一年：开展电路理论分析和仿真研究，设计电路原型，进行电路性能数据采集。

第二年：分析电路性能，优化电路结构设计和参数配置，进行电路实验验证，得出电路性能结果。

第三年：总结电路性能数据和实验结果，撰写论文，并进行论文投稿和展示。

如果需要，可对电路进行优化和改进。

七、研究意义1.本研究将为电力电子电路设计领域提供一种新的高效级串联谐振软开关推挽电路结构与设计方案。

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。

一种新型LCL谐振软开关推挽式直流变换器【优秀资料】

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.由于电池输入电压有较宽的变化范围以及电池电压过低(通常为12V 或24V , 采用常用的移相全桥软开关[1]和半桥软开关电路[2]很难在额定电压工作点获得好的效率, 成本也过高. 文[3][4]中提出了两种占空比固定的软开关Push Pull 电路方案以提高电路效率. 文[3]中采用的是变压器副边串联LC 谐振元件图1 LCL 谐振式软开关Push P ullDC /DC变换器的方法. 文[4]中用的则是变压器副边整流侧并联CL 谐振元件的方法. 两种方法都可以实现原边开关管m osfet 的接近零电压(ZVS 导通, 但对于其原理的分析却有错误之处. 另外, 文[1]中的谐振元件串联在主电电流回路中, 这增加了元件的容量等级. 而文[2]中谐振元件放置在副边, 使得电池侧电流有很大脉动, 需要增加额外的滤波电感.为此, 本文提出了一种谐振元件LCL 在变压器原边侧的变换器电路. 该电路中利用了变压器漏感实现并联谐振, 使得原边开关管m osfet 在接近零电压条件下导通. 电路各阶段的工作原理被详细分析. 该电路工作原理在一台12VDC 输入, 360VDC 输出的逆变器前级上得到验证, 测试表明电路效率达到了92%.1 LCL 谐振软开关Pus h Pu ll 电路图1为所提出的LCL 谐振式软开关Push PullDC DC 电路. 三个谐振元件L s , C s 和L leak 位于变压器原边侧. 其中L leak 是变压器原边漏感和副边漏感折射到原边值之和. 为了使电池电流的纹波较小, 输入电感L s 值应该远大于漏感L leak.图2 六种工作模式主要电路波形开关管M osfet Q 1和Q 2受固定的接近但小于0 5占空比的信号轮流驱动. 在一个完整的开关周期内, 电路包含六个工作模式. 各模式下主要变量的波形示意图如图2所示.1 模式1, T 0~T 1阶段在模式1阶段, 功率管Q 1受V g 1信号驱动在近零电压条件下导通, 功率管Q 2受驱动V g 2关断. 输入电感L s 、谐振电容C s 和变压器漏感L leak 开始谐振, 功率管Q 1开始流过谐振电流I ds 1. 谐振电流从零开始, 所以功率管Q 1的近ZVS 开通损耗几乎为零.因为输入电感L s 远大于L leak , 可简化认为谐振电流频率即谐振电容C s 和漏感L leak 的谐振频率f r . 而且, 谐振电流的直流分量由输入电感L s 提供, 谐振电流的交流分量则由谐振电容C s 提供.在模式1中, 变压器副边电流I s 的初始值为励磁电流. 图3 模式1等效工作电路图4 模式2等效工作电路2 模式2, T 1~T 2阶段在T 1时刻, 功率管Q 1被驱动关断, 流过该管电流I ds 1开始下降. 如果设置谐振频率f r 为开关频率f s 的近偶次倍, 功率管关断时刻的电流接近于零, 其关断损耗也接近于零. 漏感电流对功率管Q 1的寄生输出电容C s 1充电, 对功率管Q 2的寄生电容C s 2放电. 功率管Q 1端电压V ds 1开始上升, 功率管Q 2端电压相应V ds 2下降.同时, 变压器副边电流I s 下降. 在T 2时刻, I d s 1下降到零, I s 则由正向值(图4中所标实线方向下降到等于反向励磁电流(图4中所标虚线虚线处, 此时反向励磁电流由二极管D 2和D 3的反向恢复电流提供.3 模式3, T 2~T 3阶段在T 2时刻, 因为变压器原边电流已经为零, 变压器的工作相当是一个副边流过励磁电流, 原边开路的空载变压器. 在励磁电流的反电动势作用下, 励磁电流通过二极管D 1和D 4续流. 变压器副边电压迅速反向, 从+V ou t 变到-V ou t . 相应的, 变压器原边绕组电压被钳位在(Np /N s V out 值. 因为开关管的占空比接近0 5, 该值非常接近但小于V in . 所以, 此时功率管Q 2的端电压V d s 2等于V in -(Np /N s V ou t , 该值非常接近于零, 为功率管Q 2的近零电压开通创造了条件.在模式3阶段, 反压-V ou t 施加在励磁电感上, 故励磁电流有轻微下降.4 模式4, T 3~T 4阶段在T 3时刻, 功率管Q 2驱动信号产生, 在接近零电压(ZVS 条件下开通. 之后, 谐振电容C s 和漏感L leak 谐振, 功率管Q 2中流过谐振电流I d s 2并通过变压器传递到副边, 再经整流二极管D 1和D 4提供给负载.72华东交通大学学报2021年图5 模式3等效工作电路图6 模式4等效工作电路5 模式5, T 4~T 5阶段在T 4时刻, 功率管Q 2驱动关断. 变压器原副边电流同时下降. 原边漏感电流对功率管Q 2的寄生输出电容C s 2充电, 其端电压V d s 2上升. 受变压器耦合影响, 功率管Q 1的寄生输出电容C s 1放电, 端电压V d s 1下降.到T 5时刻, 漏感电流I d s 2下降到零, 副边电流I s 由反向上升到正向励磁电流值处. 变压器原边处于开路状态.6 模式6, T 5~T 6阶段图7 模式5等效工作电路图8 模式6等效工作电路图9 谐振过程等效电路在T 5时刻, 副边励磁电感产生反电动势, 副边电压迅速反向, 从而使得励磁电流通过D 2和D 3续流. 变压器副边电压被钳位为V ou t , 正向励磁电流逐渐减小. 同时, 因为变压器副边电压折射到变压器原边, 使的功率管Q 1端电压V ds 1被钳在V in -(Np/N s V out 值, 为功率管Q 1的近ZVS 开通创造了条件.模式6结束后, 电路进入模式1工作. 这就是该电路完整的一个工作周期状况. 2 LCL 谐振分析和参数设计2 1 谐振公式图9表示了模式1和模式4发生谐振时的等效电路. 其中, 输入电感L s 因为纹波足够小而可以用直流源I in 表示, R 是原边和副边折射到原边的电阻总和, V out 是输出电压折射到原边值.根据图9列出状态方程如下:V ou t =u c (t -i s (t R -L leak d i s (td tu c (t =u c (0 -C S! i c (t d t I in =i s (t -i c (t(1 对上式求解并忽略次要项可以得到谐振电流i s (t 的表达式为i s (t =2(Ve - t si n (n - t I in e - t cos (n - t (273第1期袁义生:一种新型LCL 谐振软开关推挽式直流变换器阻尼系数: =R /(2L leak自然角频率: n =1/leak s 特征阻抗:Z c =2leak /Cs由式(2 可见, 谐振电流实际上是以输入电流I in 为偏置而做准正弦波衰减振荡的一个信号.2 2 漏感L leak 的参数设计与传统的利用变压器漏感能量来实现功率管零电压开通的方案不一样, 本文所提方案是利用变压器副边励磁电流续流来实现功率管零电压开通. 所以, 设计变压器时不需要额外增加漏感L leak , 而应该尽量减小漏感的设计, 使变压器效率提高.2 3 谐振电容C s 的参数设计谐振电容C s 作为主要的谐振元件, 提供流过开关管电流的交流成分, 决定了谐振频率. 但是, 谐振电容C s 上的电压也存在交流分量和直流分量. 忽略输入电感L s 和线路上的电阻时, 其直流分量就等于输入电压. 其交流分量的计算较复杂. 忽略电路死区时间, 当设计满足谐振频率f r 等于两倍开关频率f s 时. 谐振电容C s 上的纹波电压可近似表示为:V cs -r ipp le =I in 8C s f s(3 谐振电容C s 上的电压不宜过大. 因为它会增加功率开关管的电压应力. 功率开关管的额定电压V ds 需满足V ds >2(V in +V cs -ripp le /2 (42 4 谐振频率的设计为了使功率管关断时刻的电流尽量小以减小关断损耗, 设计时可以使谐振频率f r 尽量接近于开关频率f s 的偶次倍数. 但倍数太高会带来高频损耗, 所以通常将谐振频率f r 设计成2倍或4倍的开关频率f s 即可. 3 仿真结果按照表1的设定参数对提出的LCL 谐振式Push Pull 电路做仿真, 得到的波形见图10.表1 LCL 谐振式Push P ull 电路仿真参数V in (VV out (V P o (W f s (H z L s (H C s (uF L leak (H f r (Hz C o (uF N p :N s 12360100030k 10u 3040n 145k 47030 由仿真波形可见, 功率M osfe t 管在接近Z VS 条件下导通. 设置的谐振频率接近开关频率的4倍, 以减小谐振电容C s 的体积. 因为输入电感L s 远大于漏感L leak, 输入电流连续且纹波极低. 4实验结果图10 仿真波形图11 测试主要波形(CH1-V ds :10V /di v ;C H 2-V s :200V /div; CH3-V gs :5V /di v ; CH 4-I :A 74华东交通大学学报2021年图12 输出功率(W ∀效率测试曲线制作了一台10VDC ~14VDC 输入, 额定220VAC /1k W 输出的逆变器工业样机, 其前级电路采用表1参数, 后级采用了一种干扰前馈控制的全桥逆变器来调制前级电路不控的输出电压以得到符合要求的逆变器输出电压, 见文[5]. 试验测得的功率管Q 1的端电压V d s , 驱动电压V g s , 变压器副边电流I s 和副边电压V s 波形如图11所示. 由图可见,功率管的V ds 在下降到接近零值后驱动电压V g s 才上升, 所以功率管很好的实现了近Z VS 开通, 而且关断时刻电流也很小保证了小的关断损耗. 测试的波形与分析和仿真波形吻合.测量该直流变换器得到的效率曲线见图12. 电路在满载下效率超过了92%.5 结论一种利用变压器副边励磁电流续流来实现原边开关管ZVS 开通的LCL 谐振式Push Pu ll 电路被提出. 该电路还具有输入电流纹波小的特点. 因为该电路采用固定占空比非调制技术, 适用于在电池供电的大电流输入多级系统中做前级升压电路. 试验表明该电路具有高的效率, 具有很好的实用价值.参考文献:[1]张军明. 中功率DC /DC变流器模块标准化若干关键问题研究[D ].杭州:浙江大学, 2004.[2]Y ang B . Topo l ogy Investi ga tion f o r F ront End DC /DCP o w er Conversionf o r D istri buted Power Syste m [D ].B l acks burg , V i rg i n i a , U SA:CPES 2003.[3]Boonyaroonate I . and M o ri S . . A N ew ZVCS R esonan t Push Pu ll DC/DCConve rter T opo logy [C].IEEE APEC #2002:28-36.[4]R yan M J , Brum si ckle W E , D ivan D M et a. l A N ew ZVS LCL R esonant P ush Pull DC DC Converter Topo l ogy [J].IEEET rans . on Industry A pp licati ons . 1998, 34(5:1164-1174.[5]袁义生, 宋平岗, 张榴晨. 一种新型高效率独立逆变电源的研究[J].电气自动化, 2021, 30(4:9-11. A N e w LCL R esonant Soft S w itch i ng Push Pull DC DC ConverterYUAN Y i sheng , JI ANG W e n j un(School o f E l ec trica l and E lectronic Eng i neer i ng, E ast Ch i na Jiaotong U niversity , N anchang , 330013, Ch i naAbst ract :The paper presents a ne w LCL resonant DC /DCconverter topology whose resonant LCL co m ponents are located i n i n pu t si d e o f the push pull converter . The po w er s w itch o f t h e push pull converter opera tes in fixed nearly duty cycle 0 5under unregulated mode . The resonant frequency ism ore than t w ice of the s w itching frequency . The M osfet pri m ary s w itches ach i e ve a l m ost zero vo ltage sw itch i n g (ZVS conditi o ns due to co mmu tation of them agneti zi n g current of t h e transfor m er secondary side . The converter is su itab le for the syste m w ith lo w i n put voltage and lar ge i n put current input po w ered by batteries . A converter syste m w ith 12VDC input and 360VDC output is pro duced , the test sho w s efficiency o f the proposed fron tDC DC achieves 92%.The testw avefor m s have verifi e d cor rectness o f the theory ana lysis .K ey w ords :DC DC converter ; push pull topo l o gy ; resonant converter ; zero vo ltage soft s w itching(责任编辑:王建华 75第1期袁义生:一种新型LCL 谐振软开关推挽式直流变换器一种新型的全桥移相软开关直流变换器袁明祥范德育孙慧杭州中恒电气股份 310053摘要：本文提出了一种新型的全桥移相软开关直流变换器，该变换器开关管能在全工作范围实现零电压开通，同时抑制了变压器的环路电流，软化了输出二极管的反向恢复；对其工作原理及软开关条件进行了分析，并在本公司220V/10A电力整流模块上进行了验证。

浅谈谐振变换器

K的取值
K值对效率的影响：
K值越小，意味着对于相同的Lr ,其励磁电感越小，器件损耗会增大，效率降低。通常取K值在3~7之间。
Q的取值
对于同一个增益，不同负载下Q值是变化的，但Q值有一个最大值Qmax，如果Q>Qmax, LLC将进入ZCS区域。
Q的取值
由：
Z 2π f L
Q= o =
rr
fr2 = 2π
1
Cr Lm + Lr
M=
1
(1 +
1 k
−
1
kf
2 n
)
2
+ Q2( fn
−
1 )2 fn
品质因数：
Q = ωoL = 1 L R R Cs
k = Lm Lr
LLC的Q值曲线
根据LLC的增益函数，可以得到LLC的增益曲线 Q值减小
K的取值
K值对LLC的增益曲线的影响：
K值越小，Q值曲线越陡峭，要得到相同增益时，频率变化范围越小。 K值越大，Q值曲线越平缓，要得到相同增益时，频率变化范围越大。
谐振变换器概述
在变换器应用中，有一类将直流电变为高频正弦交流电的变换器，作为变换器的中间环节或者直接输出，主要应用于： 1. 雷达、通信中的射频功率放大器； 2. 感应炉的高频逆变器； 3. 使用高频正弦中间储能环节的谐振DC/DC变换器； 4. 日光灯的电弧装置； 5. 使用谐振储能或作为变压器的其他电力变换器
小的纹波电流。
串并联谐振电路（LCC）
L3 V4
Cs R
L3
Cp
R
V4
L
Cs
Cp
R
V
串并联谐振电路是串联谐振电路和并联谐振电路的结合，具有串联谐振和并联谐振的优点，轻载时呈现并联谐振的特性，重载时呈现串联谐振的特性，其固有谐振频率随负载的不同而改变。

毕业设计电流源型LCL谐振式变换器的研究汇总

摘要摘要谐振变换器可通过谐振元件的谐振实现开关管的零电压开通或零电流关断，具有较高的效率。

由于开关损耗小，变换器可工作在较高频率下，它的体积小，功率密度大。

谐振变换器已在DC-DC 变换器中得到了广泛应用，并在不断地发展之中。

该毕业设计论文主要研究在一定条件下可实现输出恒流特性的LCL 谐振变换器及其品质因数优化设计，最后设计出基本控制电路。

阐述 LCL 谐振变换器工作于恒流源模式下的工作过程及其实现恒流特性的原理。

仿真主电路波形，在一定频率下，电路能保持横流时负载可以变化的范围，为分析变换器工作于非谐振频率时的特性，给出不同品质因数下，开关频率变化时，变换器的电流增益特性曲线及谐振电感电流有效值、电容电压有效值的关系曲线，并分析得到品质因数的选择对变换器的恒流特性及谐振元件电压电流应力的影响，提出基于品质因数的变换器优化设计方法。

LCL谐振式变换器在品质因数等于多少时，工作状况较好。

最后，通过对主电路的理解，设计出控制电路。

关键词LCL谐振；恒流源；品质因数；控制电路AbstractAbstractResonant converter available through resonant element of resonance of the switching pipe ZVS or zero current showdown , relatively efficient. Because switching losses, converter to work at higher frequencies, its small size, power density. Resonant converter has been in the DC-DC converter extensively。

A LCL resonant converter behaving as a current source in certain condition and its optimization design method was investigated in this paper. The working process of this topology as a constant current source was analyzed and the principle why this topology could work as a constant current power-supply was presented. To investigate the converter performance when the converter does not work under resonant frequency, the converter current gains versus switching frequency under different quality factors were presented, andthe relations between resonant inductor currents or resonant capacitor voltage with switching frequency under different quality factors were presented. The influences of quality factor on constant-current characteristic and current or voltage stress of the resonant components were analyzed. Then the optimization design method of the converter based on quality factor was proposed. LCL resonant converter in quality factor is equal to the number, the better working conditions. Finally, through the understanding of the primary circuit to make the control circuit.Keywords LCL resonant,constant current source,quality factor,control circuit目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.1.1 国外谐振式变换器研究的情况 (1)1.1.2 国内谐振式变换器研究的情况 (2)1.1.3 谐振式变换器的发展概况 (2)1.2选题的依据和意义 (4)1.3课题研究的目的和研究的内容 (5)第2章LCL谐振式变换器主电路分析 (7)2.1LCL变换器的工作过程与工作原理 (7)2.1.1 LCL变换器的系统框图 (7)2.1.2 LCL变换器的工作过程 (7)2.1.3LCL变换器的工作原理及其数学公式推导 (9)2.2作为恒流源使用时的参数设计过程 (13)2.2.1 参数设计公式的推导 (13)2.2.2 参数计算 (15)2.3主电路的工作过程仿真研究 (15)2.4本章小结 (20)第3章变换器品质因数的优化设计 (21)3.1品质因数的优化分析 (21)3.1.1 品质因数对恒流性能的作用 (21)3.2本章小结 (25)第4章控制电路的设计 (26)4.1控制电路电流反馈设计 (26)4.1.1 反馈电路设计理念 (26)4.1.2 具体的设计方案 (26)4.2控制电路芯片设计 (27)4.2.1MC34067芯片的简介 (27)4.2.2 MC34067芯片的外围设计 (28)4.3保护电流的设计 (29)4.4本章小结 (30)结论 (31)参考文献 (32)第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景1.1.1 国外谐振式变换器研究的情况现有的软开关技术方面的文献对软开关零电流和零电压谐振问题的电路分析主要是集中在把谐振过程分为四个独立的阶段（电感充电、谐振、电容放电、二极管续流）来处理，这主要是因为电路的非线性和运行的复杂性。

推挽正激式高频环节逆变器研究

II
南京航空航天大学硕士学位论文
图表清单
图 1.1 传统的低频逆变器电路结构图 ....................................................................... 3 图 1.2 单向电压源高频环节逆变器电路结构图 .................................................. 4 图 1.3 双向电压源高频环节逆变器电路结构图 ....................................................... 4 图 1.4 电流源高频环节逆变器电路结构图 ............................................................... 5 图 1.5 高频脉冲直流环节逆变器电路结构图 ........................................................... 5 图 1.6 推挽正激式高频环节逆变器电路拓扑图 ....................................................... 6 图 1.7 电压型单闭环控制原理图 ............................................................................... 7 图 1.8 电流滞环控制原理图 ....................................................................................... 8 图 1.9 电压电流双闭环控制技术原理图 ................................................................... 8 图 2.1 高频脉冲直流环节逆变器电路结构图 ......................................................... 11 图 2.2 高频脉冲直流环节逆变器电路拓扑族 ......................................................... 13 图 2.3 推挽正激式高频环节逆变器电路拓扑图 ..................................................... 14 图 2.4 输入等效电路原理图 ..................................................................................... 14 图 2.5 输入滤波电容电压和电流波形图 ................................................................. 14 图 2.6 推挽正激电路拓扑图 ..................................................................................... 15 图 2.7 推挽正激变换器原理波形图 ......................................................................... 16 图 2.8 模态 1：S1 开通瞬间等效电路图 .................................................................. 16 图 2.9 模态 2：S1 通态期间等效电路图 .................................................................. 17 图 2.10 模态 3：S1 关断瞬间等效电路图 ................................................................ 18 图 2.11 模态 4：S1 和 S2 均关断等效电路图 ........................................................... 18 图 2.12 吸收回路吸收电压尖峰和无功回馈能量等效电路图 ............................... 20 图 2.13 逆变桥工作模态图 ....................................................................................... 22 图 3.1 推挽正激式高频环节逆变器电流滞环控制方案 ......................................... 24 图 3.2 推挽正激式高频环节逆变器 SPWM 控制方案 ........................................... 26 图 3.3 推挽正激式高频环节逆变器 SPWM 控制和电流滞环控制仿真比较 ....... 28 图 3.4 推挽正激式高频环节逆变器 SPWM 控制原理图 ....................................... 28 图 3.5 逆变器控制信号图 ......................................................................................... 30 图 3.6 电流内环控制原理图 ..................................................................................... 31 图 3.7 电流环开环幅频特性图 ................................................................................. 31 图 3.8 电流环闭环幅频特性图 ................................................................................. 31

自激推挽多谐振电路_概述及解释说明

自激推挽多谐振电路概述及解释说明1. 引言1.1 概述自激推挽多谐振电路是一种常见的电子电路，它具有多频率谐振、功耗低和增益高等特点。

该电路广泛应用于音频放大器、RF发射器和无线充电设备等领域。

本文将介绍自激推挽多谐振电路的基本原理、组成部分以及工作原理，并对其在各个应用领域中的具体应用进行探讨。

1.2 文章结构本文分为五个主要部分来探讨自激推挽多谐振电路。

首先，在引言部分我们将对这一主题进行概述并明确文章结构。

然后，在第二部分中我们将详细介绍自激推挽多谐振电路的基本原理，包括其定义以及组成部分。

接下来，在第三部分中我们将探讨自激推挽多谐振电路在不同领域中的应用，如音频放大器、RF发射器和无线充电设备等。

紧接着，在第四部分中我们将通过与其他类型的电路进行对比，详细分析自激推挽多谐振电路的优劣势和性能比较。

最后，在结论部分我们将总结自激推挽多谐振电路的优势和前景展望，并提出研究不足以及未来的发展方向。

1.3 目的本文旨在全面了解自激推挽多谐振电路的基本原理和工作机制，深入探讨其在音频放大器、RF发射器和无线充电设备等领域中的应用。

通过与其他类型电路进行对比分析，我们将评估自激推挽多谐振电路在不同场景下的性能表现，并展望其在未来的发展潜力。

同时，我们也希望能够揭示当前研究中存在的不足之处，并为进一步改进该电路提供指导和建议。

2. 自激推挽多谐振电路的基本原理2.1 什么是自激推挽多谐振电路自激推挽多谐振电路是一种特殊的电子电路，它在放大器中使用了多个谐振回路来增强信号的放大效果。

这种电路采用了双端输出放大器结构，并利用正反馈的方式实现了自身激励。

2.2 自激推挽多谐振电路的组成部分自激推挽多谐振电路主要由功率放大器、输入阻抗匹配网络、输出阻抗匹配网络和多个谐振回路组成。

- 功率放大器：负责将输入信号进行放大。

- 输入阻抗匹配网络：用于将输入源与功率放大器之间的阻抗进行匹配，以提高信号传输效率。

- 输出阻抗匹配网络：用于将功率放大器与负载之间的阻抗进行匹配，使得输出信号能够有效地传递给负载。

谐振DCDC变换器的研究

谐振变换器就是直流开关电源中软开关技术的一类。

谐振变换器的较成熟的研究成果包括串联谐振变换器和并联谐振变换器。

串联谐振变换器由于电路结构简单，控制容易等优点，广泛应用于实际生产中。

本次设计就是基于此优点的基础上设计的。

本次设计中研究的主电路内容包括全桥逆变电路、LC串联谐振电路、变压器环节、桥式整流、滤波电路。

控制电路选用移相控制。

本文在完成以上工作的基础上，进行了PSIM仿真，给出了相关的实验结果，验证了电路工作原理分析的正确性。

推挽变换器工作原理

推挽变换器工作原理引言推挽变换器是一种常用的电路，广泛应用于电源、驱动器、放大器等领域。

本文将深入探讨推挽变换器的工作原理，包括其基本结构、工作方式、优缺点以及应用场景等方面。

基本结构推挽变换器由两个互补的开关管组成，通常是一个NPN型晶体管和一个PNP型晶体管。

这两个晶体管通过一个共享负载的电感连接在一起。

当一个晶体管导通时，另一个晶体管截止，反之亦然。

这种结构可以实现电流的双向流动。

工作原理推挽变换器的工作原理可以分为两个阶段：导通状态和截止状态。

导通状态1.当输入电压施加在NPN型晶体管的基极上时，NPN型晶体管导通，电流流过电感和负载。

2.同时，PNP型晶体管的基极被拉低，PNP型晶体管处于截止状态。

截止状态1.当输入电压施加在PNP型晶体管的基极上时，PNP型晶体管导通，电流流过电感和负载。

2.同时，NPN型晶体管的基极被拉低，NPN型晶体管处于截止状态。

工作方式推挽变换器可以采用两种不同的工作方式：连续导通模式和间断导通模式。

连续导通模式在连续导通模式下，输入电压的信号周期小于电感的时间常数。

这种情况下，推挽变换器的工作电流一直处于导通状态，电感中的电流不会完全降为零。

间断导通模式在间断导通模式下，输入电压的信号周期大于电感的时间常数。

这种情况下，推挽变换器的工作电流会在每个周期的一部分时间内截止，电感中的电流会完全降为零。

优缺点推挽变换器具有以下优点： - 输出电压可调节，适用于多种应用场景。

- 输出电流大，能够驱动大功率负载。

- 效率高，能够实现高效的能量转换。

然而，推挽变换器也存在一些缺点： - 需要使用两个互补的开关管，增加了系统的复杂性。

- 在切换过程中可能会产生电压和电流的尖峰，对电子元器件造成压力。

应用场景推挽变换器广泛应用于各种领域，包括： 1. 电源：推挽变换器可以实现直流电压的转换和稳定输出，适用于电子设备、通信设备等的电源系统。

2. 驱动器：推挽变换器能够提供高电流输出，适用于驱动电机、电磁阀等需要大功率的设备。

谐振变换器研究现状

谐振变换器研究现状随着电力电子技术的发展与计算机技术的快速提升，有关DC/DC变换器的应用变得很普遍，对于这方面的研究也就多了起来。

高效率、高频率是人们社会生活中的DC/DC变换器的重要指标，谐振变换器目前常见有以下四种。

1移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器如图，输入为直流电压源，T1、T2为超前桥臂，T3、T4为滞后桥臂，D1到D4为并联二极管，C1到C4为4个开关的寄生电容和外接电容。

器件L r是谐振电感（其中变压器漏感归并到谐振电感里）。

L f和C f分别是滤波电感和滤波电容（L r 要尽量的大，这样I f近似不变）。

图1.1移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器它的优缺点：（1）轻载时难以实现零电压开通超前桥臂和滞后桥臂开关管实现ZVS的条件不同。

两个桥臂上的开关管实现ZVS都需要相应的并联谐振电容能量释放为零，二极管自然导通。

对于超前桥臂，T2开通前期间，放电电流较大且恒定不变；另一方面由于变压器原副边有能量传递，原边等效电路中电感很大，故用于实现超前桥臂开关管ZVS的能量很大。

而滞后桥臂T3开通前的期间，一方面谐振电流逐渐变小；另一方面，由于二极管D5、D6同时导通，变压器副边被短路，原副边没有能量传递，等效电感大小仅为Lr，故用于实现滞后桥臂开关管ZVS的电感能量较小，滞后桥臂较难于实现ZVS。

（2）整流二极管的反向恢复方面二极管反向恢复问题是变换器电路中的一个比较严重的部份[3]。

但是在该电路中，由于占空比丢失的原因，使得谐振电感L r不能太大，这样在副边则必需要有滤波电感L f 。

而这样在原边电压反向的时候，就有可能产生D5、D6同时导通的情况（同时它们上的电流不能马上降到零），所以二极管反向恢复不是很好。

2LC 串联谐振变换器通过前面的叙述，本文叙述了基本PWM ZVS 电路有较大的缺陷。

而另外一种用的比较多的变换器是LC 串联谐振变换器。

该变换器的电路图如下图所示[4]：图1.2LC 串联谐振的电路图和基本PWM ZVS 电路类似，该电路的全桥整流原理和前文一致，这里就不再叙述了，以免累赘。