一种LLC谐振变换器的直流端二次纹波抑制方法
减小LLC谐振变换器空载输出电压纹波的一种
电气传动2017年第47卷第8期减小LLC 谐振变换器空载输出电压纹波的一种新方法包尔恒1，何玲1，高军2，周小义2（1.广东水利电力职业技术学院自动化工程系，广东广州510925；2.深圳麦格米特电气股份有限公司，广东深圳518057）摘要：为解决LLC 谐振变换器的空载稳压问题和降低空载损耗，通常让LLC 变换器在接近空载下运行在打嗝模式，但打嗝模式会引起较大的空载输出电压纹波。
分析了轻载打嗝模式输出纹波过大的原因，总结了一种在解决实际产品轻载问题中探讨得出的低成本实用化的新解决方案，既通过打嗝模式解决了空载电压稳定问题、降低了空载损耗，又大大减小了该模式下的输出电压纹波，经实验验证并应用到实际产品中，取得了良好的效果。
关键词：LLC 谐振变换器；打嗝模式；空载纹波电压中图分类号：TM46文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.20170812New Solution for Reducing No⁃load Output Voltage Ripple of LLC Resonant Converter BAO Erheng 1，HE Ling 1，GAO Jun 2，ZHOU Xiaoyi 2（1.Automation Engineering Department ，Guangdong Technical College of Water Resources andElectric Engineering ，Guangzhou 510925，Guangdong ，China ；2.Shenzhen MEGMEETElectric Co.，Ltd.，Shenzhen 518057，Guangdong ，China ）Abstract:To solve the problems of no⁃load voltage stability and reducing no⁃load loss of LLC resonant converter ，the widely used approach is to let the LLC operating in hiccup mode when near no⁃load ，but the hiccup mode will result in large no⁃load output voltage ripple.The causes that lead to large output voltage ripple were analyzed in hiccup mode.A simple ，low⁃cost and practical solution obtained from solving no⁃load problems of practical product was proposed ，the problems of light load voltage stability and no⁃load loss were both solved by hiccup mode and output voltage ripple was minimized in this mode ，through experimental verification ，it has been applied to the actual product and achieved good results.Key words:LLC resonant converter ；hiccup mode ；no⁃load voltage ripple基金项目：广东水利电力职业技术学院“一流高职”建设资助项目（cy060402y02）作者简介：包尔恒（1971-），男，硕士，高级工程师，Email ：beh880825@LLC 谐振变换拓扑以其高效率、高频化及良好的EMC 特性等优势得到广泛的应用，但实际应用中，空载问题的处理是个难点。
一种双向隔离DC-DC变换器二次纹波电压抑制方法
DC 变换器电路。vs、is、v1 和 v2 分别表示整流器输 入电压、电流、双向隔离 DC-DC 变换器输入直流 电压和输出直流电压，Ls、Cd1～Cd2、C1～C2、TR、 Lr 和 Lm 分别表示连接电抗器、中间支撑电容、输出 支撑电容、中频变压器、变压器一次侧等效串联电 感和励磁电感。
图 1 双向 AC-DC-DC 单相变换器
Fig.1 The bidirectional AC-DC-DC single-phase
converter
文献[8]通过建立全桥隔离 DC-DC 变换器的小 信号模型获得了全桥隔离 DC-DC 变换器的动态特 性。该模型没有反映输入电压的二次纹波，因此难 以建立二次纹波抑制的控制方法。根据双向隔离 DC-DC 变换器的大信号数学模型可知，该变换器具 有 非 线 性 和 强 耦 合 的 特 点 [9] 。 该 模 型 可 以 反 映 DC-DC 输入输出电压的关系，因此可通过设计控制 器抑制二次纹波对输出直流电压的影响。但是，传 统的比例积分（Proportional-Integral, PI）控制器应 用于该非线性系统时，抑制效果难以满足要求。
第 33 卷第 6 期
殷晓东等 一种双向隔离 DC-D相电路，单相整流器的输出直流电压存在二 次波动[6]。通常的解决方案是在整流器输出级接入 二次滤波器，但这样严重影响了系统体积、效率和 成本的优化。如果取消二次滤波器，中间直流电压 的低频波动又将严重影响双向隔离 DC-DC 变换器 的正常工作。因此，二次纹波电压抑制是双向隔离 DC-DC 变换器正常工作必须解决的重要问题[7]。
收稿日期 2016-09-23 改稿日期 2017-01-19
离的优点，是电力电子变压器电路的重要组成部分， 在稳压电源、电动汽车、智能电网和风力发电等领 域具有广阔的应用前景[1-5]。双向 AC-DC-DC 单相 变换器的电路结构如图 1 所示。单相整流器将交流 输入 vs 变换为非隔离的中间直流电压 v1 ，再通过双 向隔离 DC-DC 变换器输出稳定的直流电压 v2 。不
抑制llc工频纹波的方法
抑制llc工频纹波的方法
抑制LLC工频纹波的方法包括但不限于以下几种：
1. 使用π型滤波器：π型滤波器由一个电容、一个电感和一个电容组成，可以有效抑制纹波。
2. 加大输出电容容量：虽然加大电容容量对抑制纹波的效果不如使用π型滤波器明显，但仍然有一定的效果。
3. 加入RC缓冲电路：在二极管两端加RC缓冲电路，可以抑制二极管在高速导通和关断时产生的寄生电感和电容产生的高频振荡。
4. 使用LC滤波器：LC滤波器对噪声和纹波抑制效果比较明显，根据纹波频率选择合适电感电容值。
由于柱形电感价格低体积小的优点，一般LC中电感大都会选择柱形电感，然而柱形电感是开放式磁结构，对周围会产生较严重磁干扰，可以采用两个电感并排放置，且电流流入方向相反，即有助于引导磁通从一个磁柱到另一个磁柱，从而可以降低电磁干扰。
5. 降低变压器漏感：采用三明治绕法可使初次级绕组耦合更加紧密，使漏感得以减小，从而到达减小噪声的目的。
6. AC耦合和打开带宽限制：AC耦合是去掉叠加的直流电压，得到准确的波形。
打开带宽限制是防止高频噪声的干扰，防止测出错误的结果。
因为高频成分幅值较大，测量的时候应除去。
请注意，以上方法并非全部，建议咨询专业人士获取更全面的信息。
一种LLC谐振变换器的直流端二次纹波抑制方法
一种LLC谐振变换器的直流端二次纹波抑制方法1.引言全球电动汽车产业飞速发展，电池储能系统在电力系统的应用也日益广泛，这使得电池充电装置成为研究热点[1]。
两级式AC-DC-DC变换器具有控制灵活，能同时兼顾电池充电性能和电网电能质量的优点，广泛应用于电池充电场合[2]，其系统结构如图1所示。
如图1所示，单相AC-DC变换器的瞬时输出功率中含有两倍电网频率的交流分量[3]，这个脉动频率会对DC-DC变换器的输出造成影响[4]。
文献[5]基于DC-DC变换器线性交流小信号模型研究了低频纹波的产生及传递机理。
文献[6]在文献[5]的基础上，提出了一种基于电流反向增益传递函数的方法来分析电流低频纹波问题。
电池对充电电压精度要求很高[7]。
因此，在前级为单相的两级式AC-DC-DC变换系统中，必须对二倍频纹波进行抑制，以保证输出电压的高精度和低纹波。
文献[6]总结了对两级式AC-DC-DC变换器进行协调控制抑制二倍频功率波动的方法，包括：(1)由第三方储能装置提供二倍频脉动功率[8]，这种方法增加了变换器和电路端口，使电路本身和控制均较为复杂，也增加了系统的体积和成本。
(2)由电池提供，文献[9]通过约束燃料电池输出阻抗来满足较严格的纹波限制，实际应用有一定局限性。
(3)允许该脉动功率出现在中间直流母线，由储能元件提供。
方式(3)可分为无源和有源两类，文献[10]中采用较大的电解电容来平滑母线电压波动，增加了系统体积和重量。
文献[11]在电路中插入LC 谐振网络，用于平衡脉动功率，可以有效减小中间母线电容值，但由于加入了额外电感，系统体积和重量仍会受限。
文献[5]中采用平均电流控制对DC末端电流二次纹波进行了抑制，但纹波抑制效果依赖于变换器控制带宽的设计[6]。
本文基于信号调制解调的思想，以LLC 谐振变换器为研究对象，分析了二次纹波电压在DC-DC变换器中的传递机理。
采用了PI+PR控制器对LLC 谐振变换器输出电压的二次纹波进行了抑制，使输出电压整体纹波幅值减小，从而能够在不增加直流母线电容的前提下，改善了电池充电电压质量。
一种llc谐振变换器的直流端二次纹波抑制方法
一种llc谐振变换器的直流端二次纹波抑制方法
一种常用于抑制LLC谐振变换器直流端二次纹波的方法是使
用滤波电容。
在LLC谐振变换器中，输出侧电感和电容组成
谐振电路，以提供高效能的能量传输。
但是在输出侧，由于谐振电路的存在，会导致输出电压出现一定程度的谐振，形成二次纹波。
为了抑制这种二次纹波，可以在LLC谐振变换器的直流端引
入一个滤波电容。
滤波电容可以通过存储能量和平滑电压来减小二次纹波的幅值。
滤波电容以LC谐振电路的方式与谐振电
路并联连接，形成一个LC滤波器。
选择适当的滤波电容值可以使LC滤波器具有良好的频率响应，滤除高频的二次纹波，从而得到干净的输出电压。
需要注意的是，过小或者过大的滤波电容都会影响LLC谐振变换器的性能，因此需要根据具体应用的要求进行合理的选择。
除了滤波电容，还有其他一些方法可以用于抑制LLC谐振变
换器的直流端二次纹波，例如增加电感和电容的数量，优化谐振电路的参数，改变谐振频率等。
具体方法的选择应根据实际情况和设计需求进行综合考虑。
一种LLC谐振变换器[实用新型专利]
![一种LLC谐振变换器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8a20b231d15abe23492f4d8c.png)
专利名称：一种LLC谐振变换器
专利类型：实用新型专利
发明人：王胜涛,陈漫靑,帅波明,郭栋,朱红伦申请号：CN201420231362.7
申请日：20140507
公开号：CN203851033U
公开日：
20140924
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种LLC谐振变换器，包括顺次连接的方波发生器、LLC谐振网络和输出整流电路，所述输出整流电路由输出二极管构成，所述输出二极管上并联有双向TVS管。
本实用新型的LLC谐振变换器通过在输出二极管上并联双向TVS管，实现抑制输出二极管电压应力尖峰，短路时TVS管能很好的抑制输出二极管的电压应力，即保证输出二极管短路时电压应力不超标，同时对大功率LLC宽范围输出电路的工作效率几乎没有影响，LLC工作效率满足要求。
申请人：许继电气股份有限公司,许继电源有限公司
地址：461000 河南省许昌市许继大道1298号
国籍：CN
代理机构：郑州睿信知识产权代理有限公司
代理人：胡泳棋
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一种LLC谐振变换器的直流端二次纹波抑制方法
1.引言
全球电动汽车产业飞速发展，电池储能系统在电力系统的应用也日益广泛，这使得电池充电装置成为研究热点[1]。
两级式AC-DC-DC变换器具有控制灵活，能同时兼顾电池充电性能和电网电能质量的优点，广泛应用于电池充电场合[2]，其系统结构如图1所示。
如图1所示，单相AC-DC变换器的瞬时输出功率中含有两倍电网频率的交流分量[3]，这个脉动频率会对DC-DC变换器的输出造成影响[4]。
文献[5]基于DC-DC变换器线性交流小信号模型研究了低频纹波的产生及传递机理。
文献[6]在文献[5]的基础上，提出了一种基于电流反向增益传递函数的方法来分析电流低频纹波问题。
电池对充电电压精度要求很高[7]。
因此，在前级为单相的两级式AC-DC-DC变换系统中，必须对二倍频纹波进行抑制，以保证输出电压的高精度和低纹波。
文献[6]总结了对两级式AC-DC-DC变换器进行协调控制抑制二倍频功率波动的方法，包括：(1)由第三方储能装置提供二倍频脉动功率[8]，这种方法增加了变换器和电路端口，使电路本身和控制均较为复杂，也增加了系统的体积和成本。
(2)由电池提供，文献[9]通过约束燃料电池输出阻抗来满足较严格的纹波限制，实际应用有一定局限性。
(3)允许该脉动功率出现在中间直流母线，由储能元件提供。
方式(3)可分为无源和有源两类，文献[10]中采用较大的电解电容来平滑母线电压波动，增加了系统体积和重量。
文献[11]在电路中插入LC 谐振网络，用于平衡脉动功率，可以有效减小中间母线电容值，但由于加入了额外电感，系统体积和重量仍会受限。
文献[5]中采用平均电流控制对DC末端电流二次纹波进行了抑制，但纹波抑制效果依赖于变换器控制带宽的设计[6]。
本文基于信号调制解调的思想，以LLC 谐振变换器为研究对象，分析了二次纹波电压在DC-DC变换器中的传递机理。
采用了PI+PR控制器对LLC 谐振变换器输出电压的二次纹波进行了抑制，使输出电压整体纹波幅值减小，从而能够在不增加直流母线电容的前提下，改善了电池充电电压质量。
2.LLC谐振变换器中二次纹波的传递
全桥LLC谐振变换的电路结构如图2所示。
其中，vdc为直流母线电压，v2为直流母线上的二次纹波，vo为输出电压。
Lr和Cr分别为谐振电感和谐振电容。
T为降压变压器，其变比为np: ns1: ns2，其中ns1= ns2, Lm是变压器励磁电感。
S1，S2，S3和S4为开关管，D1和D2为输出整流二极管。
Co为输出滤波电容。
Ro为电阻负载。
1.1 开关网络对二次纹波的影响
设LLC谐振变换器的直流母线上二次纹波电压的表达式为：
参考文献
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low-frequency current ripple for Fuel Cell in Single-Phase Distributed Generation,” Proceedings of IEEE International Industrial Technology Conference, 2010:1213-1218.
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输入电流低频纹波分析及抑制. 中国电机工程学报, 2012, 06: 10-16.
[7] 程涛. 锂电池线性充电芯片系统研究与设计. 武汉: 华中科技大学, 2007.
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[9] Seung-Ryul, M., Jih-Sheng, L., Sung-Yeul, P., Changrong, L. “Impact of SOFC fuel Cell Source Impedance on Low Frequency AC Ripple.” Proceedings of Power Electronics Specialists Conference, 2006: 1-6.
[10] 娄凤强. 燃料电池并网发电系统前端DC/DC变换器研究. 济南: 山东大学, 2011.
[11] Fukushima, K., Norigoe, I., Shoyama, M., Ninomiya, T. “Input Current-Ripple Consideration for the Pulse-link DC-AC Converter for Fuel Cells by Small Series LC Circuit,” Proceedings of Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2009: 2009. 447-451.
注：本文由于编辑器不能检索那些符号，所以都用的是截图的方式传的，造成的不便请广大专家学者谅解！
/neir.asp?newsid=45297。