【摘 要】
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随着分布式清洁能源并网技术的成熟和柔直工程的快速发展,研发具备功耗小、成本低、高频化、紧凑化的新型DC/DC变换器十分必要。针对传统LLC谐振变换器输出电压增益低、开关频率远离谐振频率时效率下降的问题,将两个结构相同、谐振电感值不同的谐振单元进行结合,提出一种双电感集成的LLC谐振变换器。对双电感集成LLC谐振变换器中辅助电感的投切原理进行阐述,并结合工作波形详细分析其电路工作模态。基于基波等效分
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随着分布式清洁能源并网技术的成熟和柔直工程的快速发展,研发具备功耗小、成本低、高频化、紧凑化的新型DC/DC变换器十分必要。针对传统LLC谐振变换器输出电压增益低、开关频率远离谐振频率时效率下降的问题,将两个结构相同、谐振电感值不同的谐振单元进行结合,提出一种双电感集成的LLC谐振变换器。对双电感集成LLC谐振变换器中辅助电感的投切原理进行阐述,并结合工作波形详细分析其电路工作模态。基于基波等效分析方法,给出LLC谐振变换器的电压增益公式,并对不同工作方式中影响增益的重要参数分别进行了可视化分析。将两个电感集成在“EE”型磁芯上,对磁芯型号、线圈匝数等关键参数进行选型和设计,利用Maxwell将集成电感模型与分立电感模型进行对比仿真分析。基于可视化三维模型对特性参数及两种电路模式的最佳频率切换点进行选取,计算谐振元件参数,对主电路中的元器件进行选型,并对考虑了变压器漏感的集成电感器进行实际绕制线圈匝数的优化。最后,根据所设计的变换器参数进行PSIM仿真,搭建实验样机,对软开关特性、谐振电流波形和频率切换点的电压增益一致性进行了实验测试。通过可视化分析可以得出双电感集成LLC谐振变换器的电感比、品质因数和等效谐振感值均对变换器的电压增益有较大影响。集成电感模型与分立电感模型的对比结果表明集成磁芯的最大磁感应强度更小、体积更小、损耗更低,提高了变换器的功率密度,与分立电感相比具有结构上和性能上的优势。参数设计过程中使用的三维模型分析方法可以对增益特性参数进行更精确的取值,且其应用具有普遍性。仿真和实验结果表明,与传统LLC变换器相比,通过模式切换,所提变换器可以在相同的频率范围内实现更高的输出电压增益,满载最大效率达93.4%。该论文有图59幅,表8个,参考文献65篇。
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