LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究 移相全桥和LLC区别

中图分类号：TM461 密级：公开UDC ：621.3学校代码：10082 硕士学位论文LLC 谐振式DC/DC 变换器的研究论文作者：高一凡指导教师：孙鹤旭 教授企业指导教师：苏志华 高工申请学位类别：工程硕士学科、领域：电气工程所在单位：电气学院答辩日期：2019年5月Classified Index：TM461 Secrecy Rate：P ublicized UDC：621.3 University Code：10082Hebei University of Science and TechnologyDissertation for the Master DegreeThe Study of the LLC Resonant DC/DCConverterCandidate：Gao YifanSupervisor: Prof. Sun HexuAssociate Supervisor：Engi.Su ZhihuaAcademic Degree Applied for：Master of engineeringSpeciality：Electric EngineeringEmployer：School of electrical engineeringDate of Oral Examination:May, 2019河北科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。

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《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快速发展，DC-DC变换器在电力系统中扮演着越来越重要的角色。

其中，基于LLC（L-C-C）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其高效率、低电压电流应力、软开关等优点，在新能源汽车、可再生能源系统、储能系统等领域得到了广泛应用。

本文旨在研究基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的工作原理、设计方法及性能分析。

二、LLC谐振的基本原理LLC谐振变换器是一种采用电感（L）、电容（C）和电容（C）谐振的DC-DC变换器。

其基本原理是利用谐振电路中的电感和电容进行能量传递，通过调节谐振频率和输入电压来实现输出电压的稳定。

在LLC谐振变换器中，全桥电路用于实现能量的双向传递。

三、双向全桥DC-DC变换器的设计3.1 拓扑结构双向全桥DC-DC变换器主要由两个全桥电路、谐振电感、谐振电容以及整流电路等部分组成。

其中，两个全桥电路分别负责能量的输入和输出，通过控制开关管的通断来实现能量的传递。

3.2 设计步骤设计双向全桥DC-DC变换器时，首先需要根据应用需求确定输入输出电压范围、功率等级等参数。

然后，根据参数选择合适的电感、电容等元件，并确定谐振频率。

接着，设计全桥电路的开关管和控制策略，以保证能量的高效传递。

最后，进行仿真和实验验证，对设计进行优化。

四、性能分析4.1 效率分析LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有高效率的特点。

在谐振状态下，开关管的电压电流应力较低，损耗较小。

此外，软开关技术进一步降低了开关损耗，提高了整体效率。

4.2 稳定性分析该变换器具有较好的输入输出电压稳定性。

通过调节谐振频率和输入电压，可以实现输出电压的快速调整和稳定。

此外，双向全桥电路的设计使得能量可以在两个方向传递，提高了系统的灵活性和可靠性。

五、实验验证及结果分析为了验证基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的性能，我们搭建了实验平台并进行了一系列实验。

LLC电路、全桥、半桥、移相角一、LLC电路LLC电路是一种电源转换电路，它结合了电感器、电容器和半导体开关器件。

LLC电路能够实现高效、高功率密度的电能转换，广泛应用于各种电子设备和系统中，如服务器、通信设备和计算机等。

LLC电路的主要特点是能够实现宽范围的频率变化，同时保持高效率。

二、全桥电路全桥电路是一种将四个开关管或整流器连接成电桥结构的电路。

在全桥电路中，当开关管处于导通状态时，电流可以通过电桥的半边流动，从而实现整流或逆变的功能。

全桥电路的应用广泛，可以用于DC-DC转换器、电机控制器和逆变器等场合。

三、半桥电路半桥电路是一种将两个开关管或整流器连接成电桥结构的电路。

与全桥电路相比，半桥电路的结构较为简单，成本较低。

半桥电路可以用于多种场合，如逆变器、电机驱动器和LED驱动器等。

在半桥电路中，可以通过改变开关管的开关状态来调节输出电压或电流的大小。

四、移相角移相角是指在交流电路中，由于电感、电容等元件的存在，导致电压和电流之间存在的相位差。

这个相位差可以通过改变电路元件的参数或控制开关管的开关状态来调节。

在逆变器等场合中，通过调节移相角可以实现对输出电压或电流的相位和幅值的控制。

五、LLC电路与其他电路的比较1.LLC电路与全桥电路的比较：LLC电路和全桥电路都可以实现整流或逆变的功能，但LLC电路具有更高的效率和更宽的频率变化范围。

此外，LLC电路的开关频率较高，可以减小电感的体积和重量，使得整个电路更加紧凑和高效。

全桥电路则具有较高的电流容量，适用于需要大电流输出的场合。

2.LLC电路与半桥电路的比较：LLC电路和半桥电路相比，LLC电路具有更高的开关频率和更高的效率，同时具有更低的噪声和更小的体积。

半桥电路则具有较低的成本和简单的结构，适用于对效率和体积要求不高的场合。

3.LLC电路与移相角的比较：LLC电路和移相角是两种不同的技术，LLC 电路是一种电源转换电路，而移相角则是调节交流电路中电压和电流相位差的一种技术。

LLC串联谐振全桥DCDC变换器的研究移相全桥和LLC区别LLC串联谐振全桥DC-DC变换器是一种高效率的电力转换器，在许多应用中被广泛使用。

它可以实现高频率的电力转换，并具有快速的动态响应和低噪声特性。

与传统的移相全桥变换器相比，LLC变换器具有以下几点不同之处。

首先，移相全桥变换器是一种自振变换器，它的输出电压和输入电压之间的变换是通过改变谐振电感的相位来实现的。

这种变换方式能够提供高效率，但在高转换比时可能会出现电压换流问题。

而LLC变换器采用串联谐振网络，可以消除电压换流问题，并且提供更稳定的输出电压。

其次，移相全桥变换器的控制方式是通过改变谐振电感的频率来控制输出电压和输入电压之间的变换。

这种频率调制可以实现精确的电压调节，但需要更复杂的控制算法。

而LLC变换器采用谐振电容和谐振电感的并联谐振，能够通过改变谐振频率来实现精确的电压调节。

同时，LLC变换器的控制方式更简单，可轻松实现开环或闭环控制。

此外，LLC变换器还具有更低的开关损耗和更高的功率密度。

由于谐振网络可以在零电压或零电流点进行开关切换，因此LLC变换器的开关频率可以设置得相对较高，从而减少开关损耗。

与此同时，LLC变换器的谐振网络能够实现较高的功率密度，因为它可以有效地利用电流和电压的变化。

最后，LLC变换器还具有较低的EMI噪声和较少的谐振峰。

由于LLC变换器采用谐振网络，可以在零电压或零电流点进行开关切换，从而减少开关干扰和EMI噪声。

与此同时，LLC变换器还能够通过调节谐振频率来抑制谐振峰，从而减少谐振峰对系统的影响。

综上所述，LLC串联谐振全桥DC-DC变换器相对于传统的移相全桥变换器具有更稳定的输出电压、更简单的控制方式、更低的开关损耗和更高的功率密度。

因此，在高效率、高转换比和高功率密度的应用中，LLC变换器通常是更为理想的选择。

《基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究》篇一一、引言随着电动汽车、可再生能源等领域的快速发展，DC-DC变换器作为电源系统中的关键设备，其性能的优劣直接影响到整个系统的效率与稳定性。

近年来，基于LLC（Lamp Lade & Capacitor）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其在宽输入电压范围、高转换效率和低电磁干扰（EMI）等方面的优异表现，逐渐成为研究热点。

本文将详细探讨这一类变换器的工作原理、设计方法以及应用前景。

二、LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的工作原理LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器是一种新型的电力电子变换器，其工作原理基于谐振现象。

在电路中，通过控制开关管的通断，使电路中的电感、电容和开关管等元件产生谐振，从而实现能量的高效传输。

与传统的DC-DC变换器相比，LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器具有更高的转换效率和更低的电磁干扰。

该变换器由两个全桥电路组成，每个全桥电路包含四个开关管。

通过控制开关管的通断，可以实现能量的双向流动。

在正向传输过程中，输入侧的全桥电路将直流电转换为高频交流电，经过LLC谐振网络后，再由输出侧的全桥电路整流为直流电输出。

在反向传输过程中，则相反。

三、设计方法设计LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器时，需要考虑多个因素，如输入电压范围、输出电压要求、转换效率等。

设计过程中主要包括以下几个步骤：1. 确定电路拓扑结构：根据应用需求选择合适的电路拓扑结构，如全桥电路、半桥电路等。

2. 确定谐振元件参数：包括谐振电感、谐振电容和谐振频率等参数的设计与选择。

3. 控制策略设计：根据应用需求设计合适的控制策略，如PWM控制、SPWM控制等。

4. 仿真验证：通过仿真软件对电路进行仿真验证，确保设计的合理性和可行性。

四、应用前景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。

首先，在电动汽车领域，该变换器可用于电池管理系统，实现电池的充放电管理以及能量回收等功能。

全桥LLC谐振电源的与研究理论部分毕业设计（论文）题目：全桥LLC谐振电源的设计与研究理论部分专业年级2009级电气工程及其自动化学号姓名指导教师尹斌评阅人王仲夏2013年6月中国马鞍山本科毕业设计（论文）任务书Ⅰ、毕业设计（论文）题目：全桥LLC谐振电源的设计与调试-理论部分Ⅱ、毕业设计（论文）工作内容（从专业知识的综合运用、论文框架的设计、文献资料的收集和应用、观点创新等方面详细说明）：随着软开关技术和并联均流的发展，高性能的大功率高频开关电源的研究与开发已成为电力电子领域的重要研究方向，高频化,高效率，高功率密度和低损耗，低EMI噪声是DC/DC变换器的发展趋势，全桥LLC谐振变换器能够实现全负载范围下原边开关管ZVS，副边整流管ZCS,有效解决了移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器存在的问题，使得LLC谐振拓扑结构成为电力电子技术领域研究的热点。

本课题以全桥LLC谐振变换器为研究内容，并与移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器进行比较，总结二者优缺点，接着对变换器工作原理进行详细研究，建立数学模型，运用MATLAB仿真证明理论分析的正确性。

最后，搭建220V-40A 全桥LLC谐振变换器实验平台，验证理论分析的正确性和设计方法的合理性。

具体工作的步骤、内容、要求安排如下：1.绪论，介绍研究的背景。

2.以全桥LLC谐振变换器为研究内容，并与移相全桥PWM ZVS DC/DC变换器进行比较总结二者优缺点。

3.对变换器工作原理进行详细研究，建立数学模型，运用MATLAB仿真证明理论分析的正确性。

4.总结论文。

Ⅲ、进度安排：第1周～第2周（2周）：根据毕业设计任务和要求，收集、查阅和研究学习相关的信息和资料：确定相应的技术方案和实施过程及规划；第3周～第5周（3周）：撰写论文初稿，查阅相关资料进行修改；第6周～第9周（4周）：设计电路图，调试硬件；第10周～第12周（3周）：完成MATLAB软件设计；第13周～第14周（2周）：充实论文，后期检查整改。

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，其性能和效率成为了研究的重点。

双向全桥DC-DC 变换器作为一种能够实现能量双向流动的变换器，在电动汽车、不间断电源、储能系统等领域有着广泛的应用。

而LLC谐振技术因其高效率、低应力等优点，被广泛应用于高频开关电源中。

因此，基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、LLC谐振技术概述LLC谐振技术是一种适用于DC-DC变换器的高效能量传输技术。

它利用电容、电感和谐振电路之间的耦合作用，使变换器能够在较高的频率下工作，从而实现高效率的能量传输。

LLC谐振变换器具有软开关特性，能够降低开关损耗和电磁干扰，提高系统的可靠性。

三、双向全桥DC-DC变换器的工作原理双向全桥DC-DC变换器是一种能够实现能量双向流动的变换器。

它通过控制开关管的通断，实现能量的传递和回收。

在正向工作时，能量从输入端传递到输出端；在反向工作时，能量从输出端回收并传递回输入端。

双向全桥DC-DC变换器具有高效率、高功率密度、灵活的能量管理等特点。

四、基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的设计与分析针对传统双向全桥DC-DC变换器的缺点，我们提出了基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器。

该变换器利用LLC谐振技术的高效能量传输特性和软开关特性，提高了系统的效率和可靠性。

我们详细分析了该变换器的工作原理、电路结构、参数设计等方面。

首先，我们设计了基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的电路结构。

该电路由输入电源、两个全桥电路、LLC谐振电路和输出负载等部分组成。

其中，LLC谐振电路由电容、电感和开关管组成，实现了能量的高效传输和软开关特性。

其次，我们进行了参数设计。

根据应用需求和系统要求，我们确定了主要参数如输入电压、输出电压、开关频率等。

同时，我们还进行了仿真分析，验证了设计方案的可行性和正确性。

《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快速发展，DC-DC变换器在电力系统中扮演着越来越重要的角色。

其中，基于LLC（L-C-C）谐振的双向全桥DC-DC变换器因其高效率、低损耗、宽范围调压等优点，受到了广泛关注。

本文旨在深入研究基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的原理、特性和设计方法。

二、LLC谐振技术概述LLC谐振技术是一种广泛应用于DC-DC变换器的技术，其核心在于通过电感、电容和电容之间的谐振来实现高效能量传输。

LLC谐振电路由一个谐振电感、两个谐振电容和负载组成，能够实现在不同输入电压和负载条件下，输出稳定的电压和电流。

此外，LLC谐振电路具有较低的导通损耗和较高的效率，适用于高功率应用。

三、双向全桥DC-DC变换器结构基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器由两个全桥电路组成，分别连接在输入和输出端。

通过控制开关管的通断，实现能量的双向传输。

该变换器具有以下特点：1. 高效率：由于采用LLC谐振技术，能量传输效率高。

2. 宽范围调压：通过调整谐振参数，可实现宽范围调压。

3. 双向性：可实现能量的双向传输，适用于电池充放电等应用。

四、工作原理与特性分析基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的工作原理主要涉及开关管的通断控制和能量的传输过程。

当开关管按照一定规律通断时，会在输入端和输出端之间形成谐振电流，从而实现能量的传输。

在分析该变换器的特性时，需考虑以下因素：1. 电压增益：通过调整开关管通断时间和谐振参数，实现不同电压增益的需求。

2. 软开关特性：LLC谐振电路具有软开关特性，可降低开关损耗。

3. 效率与损耗：分析在不同工作条件下，变换器的效率和损耗情况。

五、设计与优化方法针对基于LLC谐振的双向全桥DC-DC变换器的设计，需考虑以下因素：1. 参数设计：包括谐振电感、谐振电容和开关管的选择与计算。

2. 控制策略：根据应用需求，设计合适的开关管通断控制策略。