【摘 要】
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在可再生能源发电系统中面临着端口电压大范围波动的情况,这就要求其中的某些DC/DC变换器具有宽增益范围特性。LLC谐振变换器具有优良的软开关特性,从而具有高效率、高功率密度、低电磁干扰（Electromagnetic Interference,EMI）等优点。但当其工作在宽增益场景时,其面临效率降低、EMI升高、电压电流应力变大、磁性元件利用率降低等问题。为此,学者们提出一些宽增益范围LLC谐振变
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在可再生能源发电系统中面临着端口电压大范围波动的情况,这就要求其中的某些DC/DC变换器具有宽增益范围特性。LLC谐振变换器具有优良的软开关特性,从而具有高效率、高功率密度、低电磁干扰（Electromagnetic Interference,EMI）等优点。但当其工作在宽增益场景时,其面临效率降低、EMI升高、电压电流应力变大、磁性元件利用率降低等问题。为此,学者们提出一些宽增益范围LLC谐振变换器拓扑。其中有一类拓扑采用了两个变压器和多个谐振分支,这种拓扑极大的拓宽了增益范围,但却面临增益分析复杂、调制策略不够优化、存在多余谐振元件等问题。针对于此,本文总结了一种双变压器谐振槽结构（Dual-transformer Resonant Tank Structure,DTRT structure）并定义了其特点,基于此结构提出了一种开关状态等效增益法（Switching-state Equivalent Gain Method,SSEG method）。由该方法可以引申出四种不同的增益模式,并设计出对应的逆变桥和调制策略,通过对逆变桥的操控使得变换器在不同增益模式之间切换从而拓宽其增益范围。应用此理论,可以根据实际所需的增益范围设计出最合适的、满足增益要求的DTRT-LLC变换器拓扑和优化的调制策略。所设计的LLC拓扑减少了谐振元件和开关管的数量,优化了磁性元件体积,具有全负载范围软开关的能力。反过来,利用该理论也可以极大的简化DTRT-LLC变换器的增益、谐振电流、调制策略的分析。通过所提理论,本文分别设计了基于三开关逆变桥和五开关逆变桥的DTRT-LLC谐振变换器及其对应的调制、控制策略,分别用于四倍增益范围和八倍增益范围的场景。前者的精确时域模型被建立,变压器、谐振槽、死区时间等的详细设计过程被说明。最后,搭建了一台300W的样机来验证所提理论的正确性。实验结果显示:所设计拓扑的增益范围与理论分析相符;样机能够实现全负载范围内的软开关;不同增益模式之间能够实现平滑的切换;样机具有96.5%的峰值效率。
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质子治疗是一种先进的癌症放疗手段,旋转机架作为其核心部件之一,可实现对病灶的多角度照射。为减小机架尺寸与重量,基于超导技术的旋转机架成为一个重要的研究方向。目前,课题组正在开展具有大动量接受度的轻量化超导机架的相关研究。为实现大动量接受度,该机架采用交变梯度斜螺线管型AG-CCT（Alternating Gradient Canted-Cosine-Theta）超导磁体以及三种四六极组合（Quad
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