【摘 要】
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电子产品的小型化,精密化,对电源的体积、效率、精度要求日益苛刻。谐振开关变换技术是减小电源系统体积,提高电源效率的有效途径。本课题针对国家某预研项目的要求,对一种适
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电子产品的小型化,精密化,对电源的体积、效率、精度要求日益苛刻。谐振开关变换技术是减小电源系统体积,提高电源效率的有效途径。本课题针对国家某预研项目的要求,对一种适用于高压开关电源的谐振变换器拓扑——半桥LLC倍压谐振变换器开展研究。LLC谐振变换器具有高工作效率,开关管易实现全负载范围内的零电压导通(ZVS),次级整流二极管可实现零电流关断(ZCS),谐振电感和变压器易实现磁集成等优点,因而成为近几年研究的热点电路。本文首先根据项目要求对LLC谐振变换器进行了改进,得到了半桥LLC倍压谐振变换器,随后对该变换器进行了完整的稳态分析,在详细的数学推导基础之上得到了开关管实现软开关的条件等重要结论。然后,基于FHA(基波分析法)推导出了半桥LLC倍压谐振变换器的近似增益表达式,在此基础上,分析了变换器增益特性,为制定控制策略和参数优化设计奠定了基础。采用Pspice仿真实验的方法绘制了半桥LLC倍压谐振变换器的准确增益曲线,并将基于FHA得到的增益曲线与仿真实验得到的增益曲线进行了对比分析,确定了近似增益表达式的适用范围。在前面分析的基础之上,提出了一种基于最优化理论的LLC谐振电路参数设计方法,并建立了以四种不同电路参量为目标函数的优化模型,第一种以主回路谐振电流峰值最小为目标函数,第二种以主回路谐振电流有效值最小为目标函数,第三种以开关管关断电流最小为目标函数,第四种以变换器总损耗最小为目标函数,并通过仿真实验验证了参数设计方法的有效性。最后,通过硬件实验得出结论:以变换器总损耗最小为目标函数的参数优化设计方法设计的电路效率最高。论文所作的上述工作为国家某预研项目提供了重要的理论和技术支持。
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