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一种多模式变频宽输出LLC变换器

2021-03-17何圣仲代东雷周柬成

电机与控制学报 2021年2期

何圣仲,代东雷,周柬成

(西南交通大学 磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室 电气工程学院,成都 611756)

0 引 言

LLC谐振变换器由于高效率和高功率密度的特点,越来越受到相关领域研究者的关注。LLC谐振变换器是一种三元件谐振电路拓扑,结构简单,可以实现原边开关管零电压开通(zero voltage switching,ZVS)和副边二级管零电流关断(zero current switching,ZCS),在轻载条件下具有良好的电压调节能力,有利于减少电磁干扰[1-3]。目前,对LLC谐振变换器的研究,主要集中于参数设计、拓扑结构和控制方法及其应用背景上[4-8]。

在新能源应用领域,往往需要开关变换器具有宽电压增益范围,因此,LLC谐振变换器也受到相关研究者的青睐。以新能源汽车充电装置为例,它需要LLC谐振变换器具有较宽的输出电压范围,以匹配动力电池组的电压[9]。为了扩大开关变换器的输出电压范围,研究人员给出了各种各样的解决方案[10-19]。文献[10-12]采用混合控制策略,可将输出电压调节为标称输出电压的0~1.5倍。尽管所提出的控制方案在很宽的范围内控制输出电压,但是,实现起来很困难。文献[13]通过电路设计优化LLC变换器,使其实现宽输出电压。但是,一旦开关频率远离谐振回路的谐振频率,由于存在与励磁电感相关的大循环电流,变换器的效率会随之降低。文献[14]基于四倍压整流器设计了一种脉宽调制LLC变换器,可以降低循环电流和导通损耗,但谐振电流的不对称影响软开关的实现。文献[15-16]通过控制双向开关的导通与关断,使电路工作于不同的模式,获得了宽输出电压范围。……

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