【摘 要】
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近年来,随着化石能源大量消耗及其对环境的影响日益严重,新能源发电技术及其应用得到大力发展,可应用于可再生能源发电、微电网、电动汽车、航天航空、UPS等系统的双向DC/DC变换器受到极大重视。本文所研究的CLLC谐振型双向DC/DC变换器（简称CLLC谐振变换器）,是从LLC谐振变换器二次侧加入额外的谐振电容演化而来,其不仅很好地继承了LLC谐振变换器能够实现软开关的优点,而且还具备了双向的电能传输
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近年来,随着化石能源大量消耗及其对环境的影响日益严重,新能源发电技术及其应用得到大力发展,可应用于可再生能源发电、微电网、电动汽车、航天航空、UPS等系统的双向DC/DC变换器受到极大重视。本文所研究的CLLC谐振型双向DC/DC变换器（简称CLLC谐振变换器）,是从LLC谐振变换器二次侧加入额外的谐振电容演化而来,其不仅很好地继承了LLC谐振变换器能够实现软开关的优点,而且还具备了双向的电能传输和电压升降能力。本文重点研究如何提高CLLC谐振变换器的轻载效率,其传统的控制方式是脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation,PFM）,即通过改变控制信号的频率来改变输出电压,但是这类谐振型变换器在轻载降压的工况下通过改变开关频率对输出电压增益的调节效果不明显。针对这个问题,移相控制被许多学者采用,能够有效地调节输出电压增益,但移相控制下逆变侧开关管的零电压开通（Zero Voltage Switch,ZVS）的实现与移相角度和死区时间息息相关,死区设置过大或者过小都不利于软开关的实现,从而影响变换器的轻载效率。本文针对CLLC谐振变换器在轻载工况下使用传统的固定死区的移相控制会导致零电压开通丧失,从而影响轻载效率的问题,提出了一种变死区移相控制策略,建立起移相角度和实现开关管零电压开通的最小死区时间的关系表达式,从而进行变死区移相控制。本文首先分析了CLLC谐振变换器在正、反向变频控制下的工作模态和输入阻抗特性,然后推导了电压增益表达式,分析了反向轻载降压移相运行工作过程,推导了开关管实现零电压开通的死区时间表达式,并且在电路仿真软件PSIM中搭建仿真模型,验证了本文所提出的变死区移相控制策略的有效性。搭建了一台2.4k W的CLLC谐振变换器的试验样机,通过满载试验验证了硬件设计的合理性,通过轻载试验验证了本文所提出的变死区移相控制策略的正确性和有效性。
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