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。
全桥LLC谐振变换器研究
目 录
目 录
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
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。
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。
定频控制全桥LLC谐振变换器的研究
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：１．３．２并联谐振变换器
图１．３给出了全桥并联谐振变换器的主电路拓扑。
谐振电感厶．和谐振电容Ｇ串联，负载与谐振电容Ｇ并联‘１４１。
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图１．３全桥并联谐振变换器
图１．４给出了并联谐振变换器的增益曲线。
从图中可以看出，相对于串联谐振变换器，并联谐振变换器负载变化时，其开关频率变化范围较窄，不存在轻载电压调整率的问题。
但由于负载与谐振电容并联，谐振电容等效为一个无源负载，因此即使负载较轻，谐振回路电流依然较大，这对于高压输入而言，开关管关断电流大，损耗较大。
同样，为了实现开关管的ＺＶＳ开通，其开关频率需高于厶、’Ｇ的谐振频率。
图１．４并联谐振变换器增益曲线
１．３．３ＬＣＣ谐振变换器
图１．５给出了全桥ＬＣＣ谐振变换器的主电路拓扑。
其中Ｇ和Ｇ分别为并联谐振电容和串联谐振电容，厶是串联谐振电感。
谐振网络可以看作为串联网络与并联网络的结合，并联电容Ｇ的存在使得变换器在轻载时仍能调节输出电压：而厶．和Ｇ串联使得轻载时谐振回路电流较小【１３１。
定频控制全桥LLC谐振变换器的研究
作者：花韬
学位授予单位：南京理工大学
本文链接：/Thesis_Y2276436.aspx。
数字控制双向全桥LLC谐振变换器的研究
数字控制双向全桥LLC谐振变换器的研究摘要：本文研究了数字控制双向全桥LLC谐振变换器的设计与应用。
该变换器采用双向电流流通结构，具有高效、低功率损耗、可靠性高等优点。
在谐振电容、变压器参数设计方面，通过matlab建立了电磁模型，根据电磁模型进一步设计纸芯变压器，提高效率和稳定性。
同时，本文基于DSP实现了数字PID 控制器的设计和实现，有效改善了输出电压的稳定性和动态响应性能。
最后，通过仿真和实验验证了该变换器的性能和可行性。
关键词：双向全桥LLC谐振变换器；电磁模型；纸芯变压器；数字PID控制器；仿真与实验1. 引言随着电力电子技术的发展，各种类型的DC-DC变换器被广泛应用在电力系统中，而LLC谐振变换器是其中的一种。
由于该变换器具有高效、高可靠性、低功率损耗等优点，近年来被越来越多的应用在电力电子系统中。
双向全桥LLC谐振变换器在新能源领域和微网中的应用更是受到了广泛关注。
本文基于双向全桥LLC谐振变换器的原理，介绍了对该变换器的设计与实现。
主要研究内容包括电磁模型的建立、纸芯变压器参数的设计、数字PID控制器的实现等。
最后，通过仿真和实验验证了该变换器的性能和可行性。
2. 双向全桥LLC谐振变换器的原理双向全桥LLC谐振变换器的电路图如图1所示。
其中，Lr、Cr、Lm、Cm表示谐振电感、谐振电容、变压器原边电感、变压器副边电容，两个全桥电路分别表示正向和反向输电控制器。
通常情况下，变压器的两个副边分别连接负载和电源。
在变换器的工作过程中，当正向控制器开关开启期间，正向变压器产生的磁场和Lm、Cm构成的谐振电路产生共振，使谐振电容Cr被充电。
当正向控制器开关关闭时，电感Lr将贮存的能量释放到负载中。
变换器在反向工作模式下的工作原理与正向工作模式类似，这里不再赘述。
3. 电磁模型的建立为了提高变换器的效率和稳定性，本文建立了电磁模型，对变压器的参数进行优化设计。
在电磁模型的建立过程中，主要涉及谐振电容Cr设计和变压器原边电感Lm的选取。
《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，其性能和效率成为了研究的重点。
双向全桥DC-DC 变换器作为一种能够实现能量双向流动的变换器，在电动汽车、不间断电源、储能系统等领域有着广泛的应用。
而LLC谐振技术因其高效率、低应力等优点，被广泛应用于高频开关电源中。
因此，基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、LLC谐振技术概述LLC谐振技术是一种适用于DC-DC变换器的高效能量传输技术。
它利用电容、电感和谐振电路之间的耦合作用，使变换器能够在较高的频率下工作，从而实现高效率的能量传输。
LLC谐振变换器具有软开关特性，能够降低开关损耗和电磁干扰，提高系统的可靠性。
三、双向全桥DC-DC变换器的工作原理双向全桥DC-DC变换器是一种能够实现能量双向流动的变换器。
它通过控制开关管的通断，实现能量的传递和回收。
在正向工作时，能量从输入端传递到输出端；在反向工作时，能量从输出端回收并传递回输入端。
双向全桥DC-DC变换器具有高效率、高功率密度、灵活的能量管理等特点。
四、基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的设计与分析针对传统双向全桥DC-DC变换器的缺点，我们提出了基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器。
该变换器利用LLC谐振技术的高效能量传输特性和软开关特性，提高了系统的效率和可靠性。
我们详细分析了该变换器的工作原理、电路结构、参数设计等方面。
首先，我们设计了基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的电路结构。
该电路由输入电源、两个全桥电路、LLC谐振电路和输出负载等部分组成。
其中，LLC谐振电路由电容、电感和开关管组成，实现了能量的高效传输和软开关特性。
其次，我们进行了参数设计。
根据应用需求和系统要求，我们确定了主要参数如输入电压、输出电压、开关频率等。
同时，我们还进行了仿真分析，验证了设计方案的可行性和正确性。
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《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。
LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究
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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
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《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。
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+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。
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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。
根据变换器结构特点进行简化分析后，得到全桥LLC变换器的等效原理电路，对该等效电路建立基波近似(FHA)建模，依据此模型，在推导出变换器的变压特性公式并做出曲线图后，详细的讨论了谐振腔参数对变换器变压特性的影响。
对变换器在容性工作区域内的各个稳态工作阶段进行详细讨论后，找出了变换器的安全工作条件，进而推导出了谐振腔参数与该条件的关系式。
在对变换器效率问题进行讨论时，分别对开关管损耗以及整流二极管损耗记性了详细的理论推导，得出了开关管损耗关于励磁电感量等参数的表达式，找到了谐振参数与变换器效率的联系。
为找出LLC变换器在负载突变过程中出现暂态容性开通的具体工作机理，本文对变换器由轻载向重载切换时的工作过程进行了详细讨论，而后得出变换器输出端等效电路，对其进行暂态分析并推导出等效输出负载值的计算公式。
以该公式作为参考，综合变换器软开关实现的条件、谐振腔参数与变换器工作特性的关系等因素，找出一套全桥LLC谐振变换器谐振腔参数的设计方法，达到提高变换器可靠性同时兼顾效率的目的。
根据本文所述的设计方法，设计一台输出为48V/15A的LLC全桥变换器，使用saber对变换器参数进行仿真并制作了一台实验样机对理论进行了验证，最终，实验结果证明了论文所提设计方法的可行性。
关键词：LLC；全桥；软开关；可靠性；效率哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractHaving the advantages of the low stress, high efficiency and low electromagnetic radiation in high power DC/DC converter applying, full-bridge LLC resonant converter has became a research hotspot. But the operating characteristics and reliability of the LLC converter is very sensitive to the load condition and the operating frequency. Especially in low input voltage circumstances，when load condition is changed from idle to full-load, the operating frequency decreases rapidly, if the parameters of resonant cavity are not designed properly, the converter will run in capacitive mode and burn down in the end.In order to improve the reliability, the basic working principle of the full-bridge LLC converter is analysed firstly, according to the intervals that the working frequency of the converter lies in, the work phases of converter are described in detail respectively. After simplifying the converter structure, the principle circuit is obtained and a FHA model is constructed, with that model, a gain formula is derived and a set of curves are drawn, then the influence of the cavity’s parameter on gain features of the converter are analysed in details. After discussing all the working stage of the converter in capacitive mode, the safe working requirment of the LLC converter is found, then the relationship between that requirment and the parameters of the resonant cavity is gained. In discussing the efficiency of the converter, the loss of the swith and the rectifer diode is analysed in detail, then the switch loss formula with respect to magnetizing inductnce is obtained, finding out the relationship between the parameters of the resonant cavity and the efficiency of the converter. Then, by discussing the processing that the load conditon is changed from idle to full-load, the output equivalent circuit of the converter is achived, by applying transient analysis on that circuit , the formula for calculating the equivalent output load value is derived. Taking the formula as a design consideration and combining the factors of requirement for soft-switching implementation and the relationship between parameters of the resonant cavity and operating characteristics of the converter，a set of design methods for full-bridge LLC resonant converter resonator parameters is found to improve the reliablity of converter whose efficiency is also taken into account.According to the design method presented in this article, a 48V/15A LLC full bridge converter is designed, by using the saber to simulate and producing an experimental prototype，finally，theory is verfied.Keywords: LLC, Full-bridge, Soft-switching, realibility，efficiency哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目 录摘 要...................................................................................................................... I ABSTRACT .. (II)第1章 绪 论 (1)1.1 课题背景与研究的目的和意义 (1)1.2 软开关技术发展概况介绍 (2)1.2.1零电压移相全桥变换技术 (2)1.2.2零电流移相全桥变换技术 (3)1.2.3有源箝位技术 (3)1.2.4零电压零电流移相全桥变换技术 (4)1.2.5 LLC 谐振变换技术 (5)1.3 本文的主要内容 (6)第2章 变换器稳态能量传输过程分析 (7)2.1 引言 (7)2.2 变换器主电路拓扑结构 (7)2.3 LLC 全桥变换器基本原理 (8)2.4 LLC 全桥变换器稳态能量传输过程 (9)2.4.1 s 1f f >时变换器能量传输过程 (9)2.4.2 2s 1f f f <<时变换器能量传输过程 (13)2.4.3 s 1f f =时变换器能量传输过程 (16)2.5 副端二极管零电流开关实现 (17)2.6 本章小结 (17)第3章 LLC 谐振腔参数与工作特性关系 (18)3.1 引言 (18)3.2 LLC 全桥变换器基波近似模型 (18)3.3 LLC 全桥变换器增益与负载适应特性关系 (20)3.4 LLC 全桥变换器安全工作条件 (23)3.5 LLC 全桥变换器效率特性与谐振腔参数关系 (28)3.6 本章小结 (32)第4章 变换器参数设计方法讨论 (33)4.1 引言 (33)哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4.2暂态容性开关问题 (33)4.3零电压开通实现条件 (36)4.4变换器谐振腔参数设计方法 (39)4.4.1变换器额定工作点选择 (39)4.4.2确定参数m (41)4.4.3确定励磁电感量L m (41)4.4.4设计参数校验 (42)4.5本章小结 (42)第5章硬件电路设计及实验结果 (44)5.1引言 (44)5.2变换器电路参数计算 (44)5.2.1 主电路参数选取 (44)5.2.2 控制电路方案选择 (46)5.2.3 变换器启动过程及启动电路参数计算 (49)5.3仿真结果 (51)5.4实验结果 (53)5.5本章小结 (56)结论 (57)参考文献 (58)攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 (62)哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明 (63)致谢 (64)哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1 课题背景与研究的目的和意义作为最清洁的二次能源，电能为人民的生活及社会经济发展提供最基本的生活及生产资料，国际上已将电能的一次能源转转换率及占终端能源消费的比重作为重要标准来衡量一个国家经济、科技、文化的发展水平。