非隔离型LLC谐振变换器分析设计

LLC谐振网络变换器是一种软开关变换器,能够降低损耗、实现高频化、提高效率,在通信电源、电池充电器等方面有着广泛的应用。传统LLC变换器为隔离型的谐振变换器,其中包含一个高频隔离变压器。在功率较大的场合中,隔离变压器设计困难,且漏感较大,导致损耗高,影响变换器性能;另一方面,隔离变压器由两个绕组组成,导致谐振变换器的体积较大,从而影响变换器的功率密度,若直接将其用于高频、高效的非隔离应用场合,不利于其效率和成本优势的发挥。提出一种具有输入输出共地结构的非隔离型LLC谐振变换器,适用于光伏逆变器、LED恒流驱动等非隔离场合。最后搭建了实验平台,实验验证了理论的正确性。     

LLCC谐振滤波器在高频正弦波逆变器中的优化设计

LLCC谐振滤波器在高频正弦波逆变器中得到了一定应用,但在实际工程应用中滤波器的参数设计一直没有得到充分的研究。提出一种LLCC谐振滤波器在高频正弦波逆变器中的参数优化设计方法,针对移相全桥LLCC谐振变换器拓扑,通过建立功率器件的损耗模型和Matlab优化求解,得到了以功率损耗最小为优化目标,以总谐波畸变率(THD)为约束条件的LLCC谐振滤波器优化参数。最后研制了一台输出40k Hz、10k W的电源样机,并进行实验验证。所提LLCC参数优化设计方法对于高频正弦波逆变器的参数设计具有一定的理论指导意义。     

高频双Buck全桥逆变器的功率损耗分布分析

为了对高频条件下的变换器效率进行更加精准的估算,基于一台400 kHz高频双buck逆变器,提出了适用于高频变换器的损耗分布分析方法。该方法在分析开关过程的基础上,对开关管、二极管的开关损耗和导通损耗进行了详细估算,并根据电感磁滞回线,同时计及高频条件下的电容损耗对其磁性损耗进行了估算。此法充分考虑了高频工况对变换器损耗分布的影响,更好地实现了对系统变换效率的估算,对指导参数设计和功率元件选择具有重要意义。为验证理论分析的可靠性,对由不同半导体器件组成的1 kW实验样机进行了实验测试和分析对比。实验结果表明,所述方法在高频工况下有更高的估算精度,计算效率为97.32%,相应实验效率为96.1%。     

一种新型高频功率电感器分布磁压结构

在分析高频电感器线圈涡流损耗构成及起因的基础上，提出通过设计电感器磁压以减小其线圈涡流损耗的研究思路，并据此研究思路，提出一种具有分布磁压的新型高频电感器磁芯结构。新结构通过在开集中气隙的高磁导率磁芯柱与线圈间加入低磁导率磁材料，为电感器的磁压分布构造一辅助磁路，进而使电感器线圈窗口内的磁场分布均匀化，大大减小了线圈涡流损耗。与已有的高频电感器磁芯比较，新结构工艺简单且不增加磁芯损耗。应用电磁场有限元仿真软件对新型分布磁压结构进行了分析与设计，给出了设计指导，并进行了实验验证。     

高频谐振型直流变压器模块设计与研究

此处针对电力电子变压器(PET)中核心直流变换环节,提出了使用LLC串联谐振变换器作为高压大功率的高频谐振型直流变压器的基本模块,并详细分析了各项设计原则,以实现高功率密度条件下高效稳定地直流功率变换。分析了该高频谐振型直流变压器工作原理及稳态增益的频谱特性。通过简化等效电路推导出了该直流变压器谐振轨迹特性,以指导谐振电容的设计。详细分析和推导了高频变压器的磁芯损耗和绕组损耗及变换器开关损耗的计算方法,并研究了影响直流变压器模块效率的各项因素。最后,研制了一台实验型高频谐振型直流变压器,通过实验结果验证了大功率高频谐振型直流变压器模块设计理论的可行性与正确性。     

LLC谐振变换器大功率高频变压器分析与设计

随着电力电子技术的快速发展,大功率电力电子高频变压器得到广泛关注。对于LLC谐振变换器,变压器的设计对于提高其变换效率和功率密度至关重要。针对一个应用在LLC谐振变换器中的60 kW大功率高频变压器,从磁芯损耗和绕组损耗计算出发,用修正的斯坦麦斯公式计算磁芯损耗,将正弦激励下的绕组损耗模型等效为一维涡流模型,力求总损耗最小。详细给出了其设计关键考虑点、设计思路、分析依据和优化方案。最后通过仿真验证了设计的正确性。     

微逆变器系统的DC/DC变换器的研究

微逆变器系统中的DC/DC功率变换具有输入电压低且电压范围宽、输入电流大以及输出电压高的特点.因此微逆变器系统要求DC/DC变换器具有高升压比、高效率和宽输入范围适应性的特点.LLC谐振变换器很好地符合这些要求.为此,研究了应用于微逆变器系统的数字控制的升压型LLC谐振变换器,提出了基于最佳励磁电感的LLC谐振变换器谐振腔参数设计方法,采用TMS320F28335DSP芯片实现了LLC谐振变换器的数字控制,详细地给出了软件系统的实现方法.最后制作了一台300W样机,额定输入电压下满载效率为96.6％,最高效率达96.8％,全输入电压范围内满载效率在96％以上.     

一种降低高频LLC变换器轻载损耗的方法

高频LLC谐振变换器具有效率高、电磁干扰(EMI)特性好、功率密度高等优点,但该变换器工作在欠谐振且轻载时,由于同步整流管有负电流的存在,会导致空载损耗较大和轻载效率低下。此处介绍了LLC变换器的基本工作原理,通过对一台功率为600 W的模块电源进行损耗分析计算,列出其轻载且工作在欠谐振状态下的损耗分布,最后针对几种不同的整流方法作出对比,提出一种使用同步整流管轻载移相的方法消除负电流和降低空载及轻载损耗。     

高频谐振逆变器的功率MOS管驱动电路

负载谐振桥式逆变器中功率MOS管工作在软开关状态,开关频率的提高,要求门极驱动电路具有充电电流大、开关速度快、驱动损耗小的特点.文章通过对传统门极驱动电路和现存的谐振驱动电路分析比较后,提出了适合高频谐振逆变器中功率MOS管的谐振电流型驱动电路,并分析了其工作过程.理论分析与实验结果表明:此驱动电路中功率MOS管的充放...     

全桥LLC谐振变换器中变压器的设计

全桥LLC谐振变换器中高频变压器的设计对于提高变换器效率和功率密度至关重要。传统变压器设计方法主要依靠经验,设计相对保守,且当前的产品对于减小体积、降低成本的需求越来越突出。此外,与普通变压器不同,LLC中的变压器同时实现了一个变压器和一个电感的功能,这就需要设置合适的气隙以满足条件。针对以上问题,提出了一套完整的变压器设计方法,包括磁芯选取、线圈设计、气隙计算、高频损耗计算。制作了一台变压器,用于48 V输入、1 kW/400 V输出的全桥LLC谐振变换器,经实验验证了设计方法的合理性和有效性。     

LLC谐振变换器磁性元器件的优化设计

分析了LLC谐振参数对变换器性能的影响,总结出LLC谐振参数的图解法,能快速得到谐振参数的最优值。通过对磁芯窗口磁势和绕组电流的傅里叶分析,可以得到绕组排布的最优设计和导线线径的最优选取,使得绕组损耗最小。     

基于Maxwell的半桥LLC谐振变换器平面磁元件优化设计

LLC谐振变换器广泛应用于分布式电源系统DC/DC变换器的前端和可再生能源发电系统,而LLC谐振变换器的磁元件的集成平面化使其具有高性能、高效率和低成本的优点.介绍一种基于损耗的改进的变换器设计方案,从损耗、增益、空载特性等多角度分析谐振电感、变压器激磁电感、谐振电容的影响,从而确定性能最优的系统参数.由于平面磁元件在DC/DC变换器中起着十分重要的作用,通过有限元分析软件Maxwell对多种结构形式的平面变压器进行数值仿真,确定变压器设计的最优结构,实现对LLC谐振网络的精确控制.     

基于柔性电感的恒频控制LLC谐振变换器

传统LLC谐振变换器采用变频控制,在输入电压变化范围较宽时开关频率变化范围宽,其磁性元件难以优化设计.将LLC谐振变换器中的谐振电感设计为柔性电感,通过改变柔性电感的电感而改变变换器的谐振频率,改变LLC变换器的输出特性,实现宽输入电压、宽负载范围内的恒频调压,进而可以实现变压器、电感、滤波电容等元件的优化设计.首先介...     

一种单相高功率因数整流器的设计

采用UCC28019设计了一种新型单相功率因数整流器,分析了系统的工作原理,对主要模块进行了详细分析与设计。在升压储能电感设计中,采用一种新型薄铜带工艺绕制的Boost储能电感,有效地减小了高频集肤效应、改善了Boost变换器的开关调制波形并降低了磁件温升。350 W的样机试验表明,该单相功率因数整流器设计合理、性能可靠,功率因数可达0.993,具有较为广阔的应用前景。     

LLC谐振变流器中平面变压器铜损优化设计

本文对平面变压器应用于LLC谐振变流器中时的铜损进行了分析。与普通的变压器不同,LLC中的变压器同时实现了一个变压器和一个电感的功能。这使得变压器一、二次电流并不是同相位的,并导致一些额外的铜损。本文对绕组结构和气隙的影响分别进行了分析,在损耗分析的基础上讨论提出了一些LLC谐振变流器中平面变压器的优化方法。在分析过程中,利用有限元分析(FEA)仿真工具为理论分析提供帮助。并制作了一台300～400V输入,12V/33A输出的样机来检验理论分析和仿真结果。     

车用扁铜线永磁同步电机绕组损耗优化方法

电动汽车的普及符合国家可持续发展战略,扁铜线永磁同步电机因其高功率密度成为各电动汽车企业研究的热点。然扁铜线绕组产生的高频涡流损耗使得扁铜线永磁同步电机在高转速区域的铜耗大大增加,输出功率急速降低。为了有效解决其高频下输出功率降低的问题,本文提出一种扁铜线绕组优化的方法,能够有效降低扁铜线绕组损耗,提高扁铜线绕组电机高转速下的输出效率。并以一台48槽8极电动汽车用扁铜线永磁同步电机为例,建立场路耦合计算模型,计算比较电机绕组优化前后交流绕组铜耗及转矩输出,验证了方法的有效性。     

Multiturn high-frequency coaxial winding power transformers

Previous papers on coaxial winding transformers have focused on designs that use a copper tube to form a single-turn outer winding, and litz wire for a multiple-turn inner winding. In high-power applications, the increased resistance of a solid outer winding due to skin effects can be a limiting factor in achieving good performance, especially at frequencies above several hundred kilohertz. A single-turn outer winding leads to large core cross section areas at lower frequencies and the turns ratio is limited to a ratio of n:1, where n is an integer. This paper demonstrates several methods for achieving multiturn outer windings to improve design flexibility for the coaxial winding power transformer. Experimental measurements on transformers that have multiturn outer windings are included to confirm analytical results and demonstrate the modified designs     

一种双向隔离三电平DC-DC变换器电流有效值最小控制方法

针对双向隔离DC-DC变换器在传统"两电平H桥结构+移相控制"模式下进行功率传输所导致的开关器件承受电压应力大、变换器传输效率低等问题,提出一种"双边三电平半桥结构+电流有效值最小控制策略"方案。该方案将H桥结构替换为三电平半桥结构并在传统移相控制的基础上增加对变压器漏感电流有效值的控制,降低了变换器损耗和开关器件承受的电压应力并提高了变换器的传输效率。根据隔离变压器漏感电流有效值表达式与零电压开关条件,对电感电流有效值最小控制方法的控制曲线进行了详细推导,并根据该控制曲线设计了基于可编程逻辑器件的控制核心。采用新型Si C MOSFET开关器件搭建了物理实验平台。实验结果表明在所提方案的作用下开关器件所承受的电压应力、变换器损耗和变换器传输效率都得到了较大的改善,验证了理论分析的正确性和所提方案的可行性。     

ZVS半桥变换器的磁集成研究

为了减小高频时开关电源的开关损耗,提高变换器的效率和比功率,对传统的半桥变换器进行改造,增加谐振电感和谐振电容,通过谐振电感对并联在开关管两端的谐振电容的充、放电来实现开关管的零电压开关。为了减小开关电源中磁件的数量和体积采用平面磁集成技术将分立的谐振电感和变压器集成在同一个平面磁芯上。重点分析集成后ZVS半桥变换器的工作原理,研究谐振电感和变压器的集成方案。通过仿真和实验结果证明该方案的正确性和可行性。     

多通道交错并联反激变换器磁集成技术研究

采用谐波分解方法揭示了电压调整模块电感耦合带来通道电流谐波消除的内在机理。在反激变换器中,交流线圈损耗可由变压器分量损耗和电感器分量损耗2部分组成。在中小功率场合,变压器的电流纹波较大,电感器分量带来严重的气隙扩散磁通效应往往成为线圈涡流损耗的主要因素,因此,结合多通道耦合电感技术和反激变压器的线圈损耗特点,提出多通道交错并联反激变换器磁集成技术,以减小电流纹波,改善线圈的电感器分量损耗和磁芯损耗,并通过理论分析和实验加以证明。