【摘 要】
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随着高频电力电子技术的快速发展,高效率和高功率密度是开关电源的主要发展方向。LLC谐振变换器的研究成果逐渐成熟,输出电流纹波和器件应力等因素限制了LLC谐振变换器功率的提高,模块化并联成了LLC谐振变换器扩展功率的一种手段,如何解决并联模块之间的均流问题则成为了充分发挥并联优势的重要保障。首先,对LLC谐振变换器的工作原理进行分析,基于基波分析法对LLC谐振变换器建立其等效电路模型,推导出归一化电
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随着高频电力电子技术的快速发展,高效率和高功率密度是开关电源的主要发展方向。LLC谐振变换器的研究成果逐渐成熟,输出电流纹波和器件应力等因素限制了LLC谐振变换器功率的提高,模块化并联成了LLC谐振变换器扩展功率的一种手段,如何解决并联模块之间的均流问题则成为了充分发挥并联优势的重要保障。首先,对LLC谐振变换器的工作原理进行分析,基于基波分析法对LLC谐振变换器建立其等效电路模型,推导出归一化电压增益表达式,绘制出电压增益曲线并在此基础上对比不同参数对电压增益的影响,分析了LLC谐振变换器原边开关管实现零电压开通的条件以及副边整流管寄生电容和变压器漏感对LLC谐振变换器工作特性和电压增益的影响。其次,通过分析并联LLC谐振变换器的谐振参数误差及其组合对并联系统不均衡度影响程度的大小,引出几种常见的并联均流策略并对比其优缺点,对下垂控制策略进行详细介绍;通过仿真验证不同谐振参数误差下不均流情况以及基于下垂控制策略的均流效果,分析了下垂系数和不均衡度之间的矛盾关系,为之后的下垂系数选择提供依据。再次,对基于控制芯片的LLC谐振变换器进行设计,完成了对开关管、谐振电容以及变压器的设计和选型,并对LLC谐振变换器损耗进行分析;介绍了主控芯片的控制原理和基本功能,利用电流内环控制以提高LLC谐振变换器的动态响应,采用同步整流控制以减小副边整流管损耗,基于下垂控制策略设计了并联下垂控制的硬件电路。最后,对单模块LLC谐振变换器和两模块LLC谐振变换器并联系统分别进行了实验验证,对两模块并联LLC谐振变换器的稳态和动态进行了相关的实验以及两模块LLC谐振变换器并联系统模块投入和切出对并联系统的动态影响,通过实验验证了下垂均流控制策略的可行性和有效性。
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