徐恒山， 黄永章

(华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室，北京 102206)

LLC谐振变流器最小工作频率的计算方法

徐恒山， 黄永章

(华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室，北京 102206)

将LLC谐振变流器用于车载充电机(On-Board Charger，OBC)的高频隔离DC/DC。全负载范围内，LLC谐振变流器的原边开关器件实现零电压开关(Zero Voltage Switching, ZVS)，副边整流二极管实现零电流开关(Zero Current Switching，ZCS)。考虑输出电压变化时LLC谐振变流器的品质因数也随之变化，以轻载和重载的品质因数为边界条件，计算出LLC谐振变流器的最小工作频率，避免了传统基波近似法不能得到LLC谐振变流器最小工作频率的缺点并为LLC谐振变流器的磁件设计提供理论支持。最终研制了一台3.3 kW OBC样机，其功率密度达到1.05 kW/L，整机峰值效率达到95.01%，LLC谐振变流器的峰值效率达到97.4%。

车载充电机； 交错功率因数矫正器； LLC谐振变流器； 品质因数； 电压增益

0 引 言

相比于内燃机汽车，电动汽车(Electric Vehicles，EV)[1]具有高效、环保、无噪音[2-3]的优点，混动电动汽车、插电式纯电动汽车目前被认为是极具潜力的汽车技术。车载充电机(On-Board Charger，OBC)是PHEV/EV的关键部分[4-7]，由于车载空间和重量的限制，OBC需要小型化、高功率密度、高效率设计。OBC需要电气隔离，常采用移相全桥(Phase-Shift Full Bridge，PSFB)[8-9]和LLC谐振变流器[10-11]作为OBC中高频隔离DC/DC电路。PSFB通过调节变压器漏感电压控制功率流向、调节功率大小。具有电气隔离、可靠性高、易实现软开关控制、输入输出范围大[12-13]等优点，但轻载效率低。自适应电感[14]可拓宽ZVS范围，但易受温度影响[15]。整流器件的关断尖峰大[16]。也有将正反激[17]、推挽[18]等电路用于OBC的隔离DC/DC的研究，但磁件设计复杂，大功率应用效率较低。……