LLC串联谐振全桥DC-DC变换器的研究硕士学位毕业论文

LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的工作原理是将全桥拓扑结构与LLC 谐振拓扑结构相结合。

变换器的输入端采用全桥结构，输出端采用谐振电路结构。

在输入端，通过控制两个辅助开关的开通和关闭，实现了相对零电压开关和相对零电流开关。

在输出端，谐振电路由电容、电感和电阻构成，通过控制开关管的导通和关断，实现了谐振振荡。

通过这样的工作原理，LLC串联谐振全桥DC/DC变换器可以实现高效率的功率转换。

LLC串联谐振全桥DC/DC变换器具有一系列优点。

首先，由于采用了全桥结构，输入电压范围广泛，可以适应各种不同的电源。

其次，由于采用了LLC谐振结构，能够实现高效并且低噪音的输出。

此外，该变换器还具有可调性好、响应速度快、波形质量高、设计简单等优点。

在研究LLC串联谐振全桥DC/DC变换器时，可以从以下几个方面进行深入研究：1.拓扑结构设计：根据应用需求，设计适合的LLC串联谐振全桥DC/DC变换器拓扑结构，选择合适的电阻、电容和电感等元器件。

2.开关管选择与控制：选择合适的开关管，并设计合理的开关管控制策略，实现零电流开关和零电压开关。

3.谐振电路设计：设计合适的谐振电路，包括电容、电感和电阻的参数选择，以及谐振频率和谐振频率范围的确定。

4.功率转换效率研究：研究LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的功率转换效率，分析其与输入电压、输出电压、负载等因素的关系，优化变换器性能。

5.控制策略研究：研究合适的控制策略，实现LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的稳定工作，提高系统动态响应性能。

除了理论研究，还可以进行仿真和实验验证。

利用软件仿真工具，如Matlab/Simulink、PSIM等，进行LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的性能分析和优化。

并且利用实验平台，搭建LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的实验系统，验证理论研究成果的正确性。

总结来说，LLC串联谐振全桥DC/DC变换器是一种高效率、高性能的直流-直流变换器。

《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的不断发展，DC-DC变换器作为电力转换的核心设备，其性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。

近年来，基于LLC（L-C-L）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其高效率、低损耗、宽电压范围等优点，在新能源、电动汽车、储能系统等领域得到了广泛的应用。

本文旨在研究基于LLC 谐振的双向全桥DC-DC变换器的原理、设计及优化方法，为实际应用提供理论依据。

二、LLC谐振变换器的基本原理LLC谐振变换器是一种采用谐振原理进行能量传递的DC-DC 变换器。

其基本结构包括输入电源、全桥逆变电路、谐振腔（包括L1、L2、C）和输出整流电路。

当开关管工作时，通过控制开关管的通断，使逆变电路输出高频方波电压，与谐振腔中的电感、电容发生谐振，从而实现能量的传递和转换。

三、双向全桥DC-DC变换器的设计双向全桥DC-DC变换器是在LLC谐振变换器的基础上，增加了反向能量传输的功能。

其设计主要涉及到主电路参数的设计、控制策略的制定以及驱动电路的设计等方面。

1. 主电路参数设计：主要包括输入电压范围、输出电压范围、功率等级等参数的确定，以及谐振腔中电感、电容的选取和计算。

2. 控制策略的制定：针对双向全桥DC-DC变换器的特点，制定合适的控制策略，如移相控制、PWM控制等，以实现能量的高效传输和系统的稳定运行。

3. 驱动电路的设计：为了保证开关管的正常工作，需要设计合适的驱动电路，包括驱动电源的选择、驱动电路的拓扑结构等。

四、优化方法及性能分析针对基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器，可以从以下几个方面进行优化：1. 优化谐振腔的设计：通过调整电感、电容的参数，使系统在更宽的输入电压范围内实现谐振，从而提高系统的效率和稳定性。

2. 改进控制策略：根据实际需求，采用更先进的控制策略，如数字控制、智能控制等，以提高系统的动态响应速度和精度。

编号南京航空航天大学毕业设计全桥 LLC 串联谐振 DC/DC 题目变换器学生姓名学号学院自动化学院专业电气工程与自动化班级指导教师二〇XX年X月毕业设计（论文）报告纸全桥 LLC 串联谐振 DC/DC 变换器摘要近现代随着能源价格的增高和需求的增大，工作效率的高低成为了 DC/DC 变换器比较重要的指标之一。

为了追求 DC/DC 变换器的大功率和高效率，需要不断地改进变换器的结构和器件。

传统移相全桥软开关变换器可以有较大的功率，并且可以较好的实现 ZVS，提高效率。

但是相对的却限制了负载的范围，反向二极管的恢复也成了问题并且在输入大电压时效率很低。

为了解决这些问题，本文试着研究全桥 LLC 串联谐振变换器。

本文首先简单介绍了传统移相全桥 PWM ZVS 变换器、全桥 LC 串联谐振变换器、全桥LC 并联谐振变换器和全桥 LCC 串并联谐振变换器，并指出了其中的优缺点。

在此基础上对比介绍了全桥 LLC 串联谐振变换器。

对 LLC 串联谐振全桥 DC/DC 变换器的工作原理进行了详细研究，利用基频分量近似法建立了变换器的数学模型，确定了主开关管实现 ZVS 的条件，推导了边界负载条件和边界频率，确定了变换器的稳态工作区域，推导了输入、输出电压和开关频率以及负载的关系。

之后又设计了一个变换器电路，计算了相关参数，并且对元器件进行了选择。

本文使用UC3861 进行开关控制，设计了它的闭环电路。

最后用 saber 软件分别进行了满载、半载、轻载和空载的仿真分析。

仿真结果证实了理论分析的正确性。

关键词：DC/DC 变换器，全桥，UC3861，LLCiFull bridge LLC series resonant DC/DC converterAbstractIn modern times with increasing energy prices and increased demand, the level of efficiency has become the important index of DC/DC converter. In order to pursue DC/DC converter with high power and high efficiency, the structure and device of converter is needed to be improved. The traditional phase shifted full bridge PWM ZVS converter has some bad place.It limits the load range. Reverse diode recovery has become a problem when the input voltage and high efficiency is very low. To solve these problems, we try to study the full bridge LLC series resonant converter.This paper introduces the circuit and the characteristics of the traditional phase shifted full bridge PWM ZVS converter, full bridge LC series resonant converter and the full bridge LC parallel resonant converter and the full bridge LCC series resonant converter. Then their shortcomings are pointed out. In this paper, LLC series resonant Full Bridge DC/DC converter is analyzed in detail. Based on the fundamental element simplification method, the mathematics model of the converter is obtained, and the conditions to achieve ZVS are given. Steady working region of LLC series resonant Full Bridge DC/DC is confirmed, the relations between input and output voltage depending on switching frequency and load conditions are given.Then, a converter circuit is designed, its parameters are calculated and the selected its components. This paper uses UC3861 for switching control and designed the closed-loop circuit. Finally uses the saber software to analyze some different situation of load.Finally, the simulation results are given, confirm the theoretical results are accurate.Key Words：DC/DC converter; Full bridge; UC3861; LLC目录摘要 (i)ii 第一章引言.............................................................................................................................- 1 -1.1 课题背景......................................................................................................................... - 1 -1.2 谐振变换器研究现状..................................................................................................... - 1 -1.2.1 移相全桥 PWM ZVS DC/DC 变换器.................................................................. - 1 -1.2.2 LC 串联谐振变换器............................................................................................. - 2 -1.2.3 LC 并联谐振变换器............................................................................................. - 3 -1.2.4 LCC 串并联谐振变换器....................................................................................... - 3 -1.3 本文的主要内容............................................................................................................. - 4 - 第二章全桥 LLC 串联谐振 DC/DC 变换器................................................................................ - 6 -2.1 引言................................................................................................................................. - 6 -2.1.1 拓扑图................................................................................................................... - 6 -2.1.2 全桥 LLC 谐振变换器的优缺点.......................................................................... - 6 -2.2 全桥 LLC 串联谐振变换器的原理................................................................................ - 6 -2.2.1 全桥 LLC 串联谐振变换器的等效电路.............................................................. - 6 -2.2.2 全桥 LLC 串联谐振变换器的工作区域............................................................ - 10 -2.3 全桥 LLC 串联谐振变换器的工作过程...................................................................... - 12 -2.3.1 开关管工作在区域 1（f m<f<f r）....................................................................... - 12 -2.3.2 开关管工作在区域 2（f>f r）............................................................................. - 14 -2.4 频率特性....................................................................................................................... - 16 -2.5 空载特性....................................................................................................................... - 17 -2.5 短路特性....................................................................................................................... - 18 -2.6 本章总结....................................................................................................................... - 19 - 第三章闭环控制电路的设计..................................................................................................... - 20 -3.1 UC3861 的简单介绍..................................................................................................... - 20 -3.2 UC3861 的工作原理..................................................................................................... - 21 -3.3 闭环电路的设计........................................................................................................... - 22 -3.4 本章总结....................................................................................................................... - 22 - 第四章参数设计及仿真结果..................................................................................................... - 24 -4.1 参数设计....................................................................................................................... - 24 -4.1.1 性能指标要求..................................................................................................... - 24 -4.1.2 主电路参数设计................................................................................................. - 24 -4.1.3 输出整流滤波电路............................................................................................. - 28 -4.1.4 fmax、fmin、死区时间设计.............................................................................. - 28 -4.2 saber 仿真结果.............................................................................................................. - 29 -4.2.1 满载..................................................................................................................... - 29 -4.2.2 半载..................................................................................................................... - 34 -4.2.3 轻载..................................................................................................................... - 38 -4.2.4 空载..................................................................................................................... - 40 -4.3 本章小结....................................................................................................................... - 42 - 第五章全文总结及展望........................................................................................................... - 43 - 参考文献................................................................................................................................. - 44 - 致谢..................................................................................................................................... - 45 -第一章引言1.1课题背景随着电力电子技术的发展与计算机技术的快速提升，有关 DC/DC 变换器的应用变得很普遍，对于这方面的研究也就多了起来。

LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究首先，介绍LLC串联谐振全桥DCDC变换器的工作原理。

LLC谐振全桥DCDC变换器由LLC谐振反馈电路和全桥拓扑结构组成。

谐振电路由电容、电感和谐振电阻组成，能够实现谐振振荡。

而全桥拓扑结构则由四个开关管组成，其中两个开关管属于谐振臂，另外两个开关管属于全桥臂。

通过控制开关管的开关时间，实现对输入电压的变换。

LLC谐振全桥DCDC变换器具有高效率、高稳定性和低失真等特点，因此在电力电子领域得到广泛应用。

其次，分析LLC串联谐振全桥DCDC变换器的特点。

LLC谐振全桥DCDC变换器具有以下几个特点：首先，谐振拓扑结构使得该变换器具有高效率。

由于LLC谐振电路能够实现零电压和零电流开关，减小了开关损耗，提高了能量传输效率。

其次，LLC谐振全桥DCDC变换器能够实现高电压转换。

通过串联谐振电路，该变换器能够实现输入电压的放大和变换，使其适用于高电压转换应用。

再次，LLC谐振全桥DCDC变换器具有高稳定性。

谐振电路的振荡频率稳定，能够减小输出电压的波动，保证系统的稳定性。

然后，探讨LLC串联谐振全桥DCDC变换器的应用。

目前，LLC谐振全桥DCDC变换器在可再生能源和电动汽车领域得到广泛应用。

在可再生能源领域，由于太阳能和风能等能源的输出电压具有波动性，需要通过DCDC变换器进行能量转换和调节。

而LLC谐振全桥DCDC变换器具有高效率和高稳定性的特点，能够满足可再生能源转换的需求。

在电动汽车领域，LLC谐振全桥DCDC变换器能够实现车载电池的充电和高压至低压的能量转换，提高了电动汽车的能量利用效率。

最后，介绍LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究进展。

目前，对LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究主要集中在提高转换效率和减小器件损耗等方面。

例如，通过优化LLC谐振电路的参数和拓扑结构，提高谐振振荡效率；利用软开关技术，降低开关损耗，减小谐振电路的功耗。

此外，还有研究关注LLC串联谐振全桥DCDC变换器的控制策略和电磁兼容性等问题，提高变换器的稳定性和可靠性。

LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究LLC串联谐振全桥DC-DC变换器是一种在直流-直流能量转换中应用广泛的拓扑结构，具有高效率、高功率密度和较低的电磁干扰等优点。

本文将对LLC串联谐振全桥DC-DC变换器进行研究，并深入探讨其工作原理、技术特点和应用。

LLC串联谐振全桥DC-DC变换器的核心是串联谐振电路，由电感L、电容C和电阻R组成，通过调节谐振频率实现谐振运行。

全桥拓扑结构则是用于控制开关管的通断，通过切换开关管来实现能量的转换。

LLC谐振拓扑和全桥拓扑的结合，使得这种变换器能够在不同负载条件下实现高效的功率转换。

LLC谐振电路的工作原理是利用电感和电容构成谐振回路，在一定的开关周期内实现电能存储和释放。

在开关管导通和关闭的过程中，电容和电感之间的电流和电压会发生周期性的变化，并通过合适的控制电路实现能量的传输。

通过谐振频率的调节，可以实现高效的能量转换，同时还能减小开关管上的开关损耗。

1.高效率：通过LLC谐振拓扑的应用，可以减小开关损耗，并提高能量转换的效率。

相比于传统的硬开关拓扑结构，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器的效率更高。

2.高功率密度：由于LLC谐振拓扑减小了开关损耗，同时全桥拓扑结构能够实现高频开关，因此LLC串联谐振全桥DC-DC变换器的功率密度更高，适用于高功率应用场景。

3.低电磁干扰：通过谐振频率的选择和合适的滤波设计，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器能够有效地抑制电磁干扰，保证系统的稳定性和可靠性。

LLC串联谐振全桥DC-DC变换器在电力电子领域有着广泛的应用。

例如，在电动汽车中，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器可以将电池的直流电压转换为驱动电机所需的直流电压。

在太阳能发电系统中，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器可以将太阳能电池板输出的直流电压转换为交流电网所需的电压。

总之，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器是一种高效、高功率密度和低电磁干扰的变换器拓扑结构，具有广泛的应用前景。

《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的发展，DC-DC变换器作为直流电源转换的关键设备，其在现代电子设备中得到了广泛应用。

近年来，LLC谐振技术在DC-DC变换器中受到了越来越多的关注，因为其能够提供高效、低损耗和优异的电压调整能力。

本文将重点研究基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器，探讨其工作原理、性能特点以及应用前景。

二、LLC谐振技术概述LLC谐振技术是一种基于电容、电感和谐振二极管的谐振电路，用于提高DC-DC变换器的效率。

它具有较高的电压转换比、低损耗和较小的电流纹波等优点。

LLC谐振变换器主要包括一个原边侧和副边侧的谐振电路，以及控制开关的工作周期。

通过控制开关的开通和关断，实现能量的传输和转换。

三、双向全桥DC-DC变换器结构与工作原理双向全桥DC-DC变换器采用全桥拓扑结构，结合LLC谐振技术，实现能量的双向传输和转换。

该变换器由四个开关管组成原边侧全桥电路，以及一个对应的副边侧全桥电路。

原边侧全桥电路中的开关管控制着能量的传输方向和传输速度。

在正向传输时，原边侧的开关管交替开通和关断，使能量从输入端传输到输出端。

在反向传输时，通过控制开关管的导通顺序和占空比，实现能量的回馈。

四、性能特点与优势分析基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有以下优点：1. 高效率：LLC谐振技术降低了开关损耗和磁化损耗，提高了变换器的效率。

2. 宽范围电压调整：通过调整开关管的占空比和导通顺序，实现宽范围的电压调整。

3. 双向传输：实现能量的正向传输和反向回馈，提高了能源利用率。

4. 软开关技术：减小了开关过程中的电流和电压峰值，降低了电磁干扰（EMI）。

五、应用领域与前景展望基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器在多个领域具有广泛的应用前景。

例如，在新能源汽车中，可用于电池组之间的能量管理；在太阳能光伏发电系统中，可用于实现最大功率点跟踪（MPPT）和能量回馈；在电力储能系统中，可用于提高能量的利用率和稳定性。