2kW混合控制LLC谐振变换器的研究与设计

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本文研究宽范围输出电压下高效率工作的DC/DC变换器。全桥LLC谐振变换器具有电路结构简单,输出宽负载范围内能实现原边侧开关管零电压开通(ZVS)、副边侧整流二极管零电流关断(ZCS)特性。LLC谐振变换器控制策略包含移相控制模式(PS)和变频控制模式(PF),各有优缺点。本文首先讨论变频和移相控制模式下变换器的工作过程,并分别利用基波分析法和时域分析法对其基本特性进行详细分析,推导输入输出电压的增益特性曲线,然后通过matlab搭建仿真模型,进行原理验证。结合项目宽范围输出、高效率的要求提出了混合控制策略,即在宽范围输出电压的条件下,选取合适的模式切换点,在输出电压较低时采用移相模式,输出电压较高时采用变频模式。最后根据项目技术指标,设计主电路参数、进行元器件选型并完成了一台额定功率2kW的实验样机,实验结果表明:1.变换器通过变频和移相模式相结合能够实现输出电压的宽范围调节;2.变换器变频模式下开关管能实现ZVS,具有较高效率;移相模式下重载时可实现ZVS,轻载时其效率随移相角的变化而改变。
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