LLC諧振變換器的數(shù)學(xué)建模和損耗分析

封繼軍,張振國(guó),劉　冬,辛利斌,王順平

(上海理工大學(xué) 光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 上海　200093)

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LLC諧振變換器的數(shù)學(xué)建模和損耗分析

封繼軍,張振國(guó),劉冬,辛利斌,王順平

(上海理工大學(xué) 光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 上海200093)

摘要針對(duì)LLC諧振變換器在工作過(guò)程由于開(kāi)關(guān)管和磁性元件所帶來(lái)的損耗。分析了LLC諧振變換器的開(kāi)關(guān)損耗和通態(tài)損耗,根據(jù)理論公式推導(dǎo),建立了開(kāi)關(guān)損耗的數(shù)學(xué)模型。結(jié)合同步整流技術(shù),應(yīng)用Mathcad軟件分析了影響變換器效率的關(guān)鍵因素。通過(guò)仿真分析,驗(yàn)證了同步整流技術(shù)可提高LLC變換器諧振器效率的正確性。

關(guān)鍵詞LLC諧振變換器;建模;同步整流

LLC諧振變換器具有許多優(yōu)點(diǎn)[1]:(1)其可在輸入和負(fù)載大范圍變化的情況下調(diào)節(jié)輸出,同時(shí)開(kāi)關(guān)頻率變化相對(duì)較小;(2)其可在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)零電壓切換(ZVS);(3)所有寄生元件,包括所有半導(dǎo)體器件的結(jié)電容和變壓器的漏磁電感和激磁電感,都是用于實(shí)現(xiàn)ZVS的。LLC諧振變換器在工作過(guò)程中的損耗可分為開(kāi)關(guān)損耗與導(dǎo)通損耗,其中最主要的損耗是由開(kāi)關(guān)管和磁性元件所帶來(lái)的損耗。

1LLC諧振變換器的工作模式

圖1為半橋LLC諧振變換器示意圖,其由兩個(gè)諧振槽組成,一個(gè)是由Lr和Cr組成的串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò),另一個(gè)是由Lr、Cr和Lm組成的串并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)[2],所以LLC諧振變換器有兩個(gè)諧振頻率,其中

(1)

(2)

圖1　半橋式LLC諧振變換器

若用fs表示開(kāi)關(guān)頻率,基于工作頻率來(lái)劃分LLC諧振變換器的工作狀態(tài),其有fs>fr1,fs=fr1,fr2fr1時(shí),LLC諧振變換器的工作狀態(tài)接近……