CLLC谐振型双向DC-DC变换器的研究与设计

《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谐振全桥DCDC变换器设计修改设计修改的目的是为了改善LLC谐振全桥DC-DC变换器的特性，提高其性能和可靠性。

下面将介绍一些可能的设计修改和其优势。

1.增加脉宽调制(PWM)控制方式：脉宽调制的控制方式可以通过调整开关管的通断时间来控制输出电压。

通过增加PWM控制方式，可以提高变换器的稳定性和可控性，降低输出纹波。

2.优化谐振电路参数：谐振电路参数的优化对于提高LLC谐振全桥DC-DC变换器的效率和稳定性非常重要。

可以通过调整电感和电容的数值来优化谐振频率和谐振电流，进而提高变换器的效率。

3.采用最新的功率开关器件：功率开关器件的选择对于LLC谐振全桥DC-DC变换器的性能至关重要。

可以考虑使用最新的功率开关器件，如SiC（碳化硅）或GaN（氮化镓）器件，这些器件具有更高的开关频率和更低的开关损耗，可以提高变换器的效率。

4.使用软开关技术：软开关技术可以降低功率开关器件的开关损耗，提高变换器的效率和可靠性。

可以考虑使用零电压开关或零电流开关等软开关技术，减少开关损耗和电磁干扰。

5.增加保护功能：在设计LLC谐振全桥DC-DC变换器时，应考虑到各种故障情况，增加相应的保护功能，以提高系统的可靠性。

例如，可以增加过压保护、过流保护和过温保护等功能。

6.增加并联设计：并联设计可以增加变换器的功率容量和可靠性。

可以将多个LLC谐振全桥DC-DC变换器并联设计，提高系统的输出功率和冗余度。

通过对LLC谐振全桥DC-DC变换器设计的修改，可以提高其性能、效率和可靠性。

这些改进是根据具体的应用需求和技术水平而定的，只有综合考虑到各个方面的要求和限制，才能得到最佳的设计方案。

《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。

CLLLC谐振型双向DC-DC变换器若干关键问题研究目录目录摘要 (I)ABSTRACT ......................................................................................................... ...... I II 目录 (V)CONTENTS ........................................................................................................ .... VIII 第1章绪论 .. (1)1.1课题背景及研究的目的和意义 (1)1.2大功率隔离型双向DC/DC变换器的研究现状 (2)1.2.1 直流配电微网的发展现状 (2)1.2.2 大功率隔离型双向DC/DC变换器的多领域应用 (4)1.2.3 大功率隔离型双向DC/DC变换器的典型拓扑 (6)1.3CLLLC谐振型双向DC/DC变换器的研究热点与关键技术 (10)1.3.1 CLLLC谐振变换器的研究方法 (10)1.3.2 CLLLC谐振变换器的软开关技术 (14)1.3.3 CLLLC谐振变换器的效率提升技术 (15)1.3.4 CLLLC谐振变换器的软启动技术 (16)1.3.5 CLLLC谐振变换器的换向控制技术 (16)1.4本文的主要研究内容 (17)第2章CLLLC谐振变换器特性分析与性能改进设计 (19)2.1引言 (19)2.2CLLLC谐振变换器的工作特性分析 (20)2.2.1 工作机理分析 (20)2.2.2 谐振频率分析 (23)2.2.3 增益特性分析 (25)2.2.4 正反向运行的实验验证 (28)2.3功率器件寄生电容对CLLLC谐振变换器的特性影响分析 (33) 2.3.1 寄生电容对运行模态的影响分析 (33)2.3.2 寄生电容对工作波形的影响分析 (41)2.3.3 寄生电容对增益特性的影响分析 (43)2.4CLLLC谐振变换器的性能改进设计 (45)2.5改进参数设计方法的实验验证 (48)哈尔滨工业大学工学博士学位论文2.6本章小结 (52)第3章CLLLC谐振变换器Bang-Bang间歇模式控制 (53)3.1引言 (53)3.2CLLLC谐振变换器轻载运行时的间歇工作模式分析 (54)3.2.1 间歇模式的工作机理分析 (54)3.2.2 四种典型间歇模式控制策略的分析与比较 (55)3.3CLLLC谐振变换器的Bang-Bang间歇模式控制 (58)3.3.1 CLLLC谐振变换器的Bang-Bang电荷控制 (58)3.3.2 基于Bang-Bang电荷控制的间歇工作模式 (61)3.4Bang-Bang间歇模式控制的仿真与实验研究 (64)3.4.1 仿真研究 (64)3.4.2 实验研究 (67)3.5本章小结 (71)第4章CLLLC谐振变换器移相软启动控制 (72)4.1引言 (72)4.2CLLLC谐振变换器移相控制策略分析 (72)4.2.1 移相控制下运行模态分析 (72)4.2.2 移相控制下增益特性分析 (75)4.3基于移相控制的软启动控制策略 (80)4.4移相软启动控制的仿真与实验研究 (81)4.4.1 仿真研究 (81)4.4.2 实验研究 (85)4.5本章小结 (87)第5章CLLLC谐振变换器应用于直流微网系统研究 (88)5.1引言 (88)5.2CLLLC谐振变换器的换向运行控制策略 (88)5.2.1 含储能电池直流微网系统的功率流动情况分析 (88)5.2.2 基于模式判断的CLLLC谐振变换器换向控制策略 (90)5.2.3 模式判断换向控制方法的仿真验证 (93)5.3CLLLC谐振变换器应用于直流微网系统的实验验证 (97)5.3.1 含储能系统直流微网实验系统 (97)5.3.2 CLLLC谐振变换器样机实验平台 (98)5.3.3 实验结果分析 (99)5.4本章小结 (101)目录结论 (103)参考文献 (105)附录A 高频变压器设计 (117)攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 (120)哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 (121)致谢 (122)个人简历 (123)哈尔滨工业大学工学博士学位论文ContentsAbstract (In Chinese)..............................................................................................?Abstra ct (In English).. (III)Chapter 1 Introduction (1)1.1 Background, objective and significance of the subject (1)1.2 Research status of high power isolated bidirectional DC/DC converter (2)1.2.1 Development status of DC distribution micro grid (2)1.2.2 Application fields of high power isolated bidirectional DC/DC converter (4)1.2.3 Typical topologies of high power isolated bidirectional DC/DC converter (6)1.3 Key technology of bidirectional CLLLC resonant DC/DC converter (10)1.3.1 Research methods of CLLLC resonant converter (10)1.3.2 Soft-switching of CLLLC resonant converter (14)1.3.3 Efficiency promotion of CLLLC resonant converter (15)1.3.4 Soft-starting of CLLLC resonant converter (16)1.3.5 Power flow conversion control of CLLLC resonant converter (16)1.4 Main research contents of this subject (17)Chapter 2 Operation characteristic analysis and performance improvements design of CLLLC resonant converter (19)2.1 Introduction (19)2.2 Operation characteristic analysis of CLLLC resonant converter (20)2.2.1 Work principle analysis of CLLLC resonant converter (20)2.2.2 Resonant frequency analysis of CLLLC resonant converter (23)2.2.3 Gain characteristic analysis of CLLLC resonant converter (25)2.2.4 Experimental calidation of the forward and reverse operation (28)2.3 Characteristic analysis of CLLLC resonant converter influenced by output capacitance of MOSFET (33)2.3.1 Operational modal analysis influenced by output capacitance of MOSFET (33)2.3.2 Work waveforms analysis influenced by output capacitance of MOSFET (41)2.3.3 Gain characteristic analysis influenced by output capacitance of MOSFET (43)2.4 Performance improvements design of CLLLC resonant converter (45)2.5 Experimental verification with improved parameter design (48)2.6 Brief summary (52)ContentsChapter 3 Research on the control of CLLLC resonant converter for burst mode (53)3.1 Introduction (53)3.2 Burst mode of CLLLC resonant converter at light load (54)3.2.1 Working principle of burst mode (54)3.2.2 Analysis and comparisons of four typical burst mode control (55)3.3 Bang-bang burst mode control of CLLLC resonant converter (58)3.3.1 Bang-bang charge control for CLLLC resonant converter (58)3.3.2 Burst mode control based on bang-bang charge control (61)3.4 Simulation and experiment analysis of Bang-Bang burst mode control (64)3.4.1 Simulation analysis (64)3.4.2 Experiment analysis (67)3.5 Brief summary (71)Chapter 4 Research on the control of CLLLC resonant converter for soft start-up (72)4.1 Introduction (72)4.2 Research on phase shift control of CLLLC resonant converter (72)4.2.1 Operation model analysis of phase shift control (72)4.2.2 Gain characteristic analysis of phase shift control (75)4.3 Soft starting control of CLLLC resonant converter based on phase shift control (80)4.4 Simulation and experiment analysis of phase shift soft-starting control (81)4.4.1 Simulation analysis (81)4.4.2 Experiment analysis (85)4.5 Brief summary (87)Chapter 5 Research on the application to DC micro grid system of CLLLC resonant converter (88)5.1 Introduction (88)5.2 Research on power flow transition control of CLLLC resonant converter (88)5.2.1 Power flow analysis of DC micro grid including energy storage system.885.2.2 Power flow transition control based on mode judgment (90)5.2.3 Simulation verification of power flow transition control based on mode judgment (93)5.3 Experimental verification of CLLLC resonant converter applied to DC micro grid system (97)5.3.1 DC micro grid experimental system including energy storage system (97)5.3.2 Experimental platform of CLLLC resonant converter protype (98)5.3.3 Experimental results analysis (99)5.4 Brief summary (101)哈尔滨工业大学工学博士学位论文Conclusions (103)References (105)Appendix A Design of high frequency transformer (117) Papers published in the period of Ph.D. education (120) Statement of copyright and Letter of authorization (121) Acknowledgements (122)Resume (123)。

文章编号:１００４－２８９Ｘ(２０２２)０４－００１３－０６基金项目:福建省自然科学基金项目(２０１８Ｊ０１７５６)ꎻ晋江市福大科教园区发展中心科研项目(２０１９－ＪＪＦＤＫＹ－４５)双向全桥ＬＬＣ谐振变换器的宽增益混合控制研究张鸿远ꎬ董纪清(福州大学电气工程与自动化学院ꎬ福建㊀福州㊀３５０１０８)摘㊀要:随着储能技术的不断发展ꎬ实现储能系统与直流电网能量交互的宽电压增益双向ＤＣ/ＤＣ变换器得到广泛研究ꎮ针对带辅助电感的双向全桥ＬＬＣ变换器ꎬ文章提出一种新的混合控制策略ꎬ该策略以谐振频率为切换点ꎬ在电压增益大于１时采用变频控制ꎬ在电压增益小于１时采用变频＋移相控制ꎮ混合控制下的变换器电压增益宽ꎬ频率变化范围小ꎬ在工作过程均实现零电压开通ꎬ具有较高的工作效率ꎮ最后文章通过设计一台输入７５Ｖ~１３０Ｖꎬ输出４００Ｖ的１ｋＷ实验样机验证理论的正确性ꎮ关键词:双向全桥ＬＬＣꎻ电压增益ꎻ零电压开通ꎻ混合控制中图分类号:ＴＮ６２４㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:ＢＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＨｙｂｒｉｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＷｉｄｅＶｏｌｔａｇｅＧａｉｎｏｆＢｉｌａｔｅｒａｌＦｕｌｌ￣ｂｒｉａｇｅＬＬＣＲｅｓｏｎａｎｃｅＣｏｎｖｅｒｔｅｒＺＨＡＮＧＨｏｎｇ￣ｙｕａｎꎬＤＯＮＧＪｉ￣ｑｉｎｇ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎꎬＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＦｕｚｈｏｕ３５０１０８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＷｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｔｈｅｗｉｄｅｖｏｌｔａｇｅｇａｉｎｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤＣ/ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｔｈａｔｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｅｎｅｒｇｙｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍａｎｄＤＣｇｒｉｄｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｓｔｕｄ￣ｉｅｄ.Ｆｏｒｔｈｅｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｆｕｌｌ￣ｂｒｉｄｇｅＬＬＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈａｕｘｉｌｉａｒｙｉｎｄｕｃｔｏｒꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｅｗｈｙｂｒｉｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙꎬｗｈｉｃｈｔａｋｅｓｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｓｔｈｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｉｎｔꎬａｄｏｐｔｓｖａｒｉａｂｌｅ￣ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌｗｈｅｎｔｈｅｖｏｌｔ￣ａｇｅｇａｉｎｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ１ａｎｄｖａｒｉａｂｌｅ￣ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ＋ｐｈａｓｅ￣ｓｈｉｆｔｃｏｎｔｒｏｌｗｈｅｎｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｇａｉｎｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１.Ｔｈｅｖｏｌｔ￣ａｇｅｇａｉｎｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｕｎｄｅｒｔｈｅｈｙｂｒｉｄｃｏｎｔｒｏｌｉｓｗｉｄｅꎬｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｖａｒｉａｔｉｏｎｒａｎｇｅｉｓｓｍａｌｌꎬａｎｄｔｈｅｚｅｒｏｖｏｌｔ￣ａｇｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｉｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎬｗｈｉｃｈｈａｓｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔ￣ｎｅｓｓｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｙｂｙｄｅｓｉｇｎｉｎｇａ１ｋＷｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｗｉｔｈ７５Ｖ~１３０Ｖｉｎｐｕｔａｎｄ４００Ｖｏｕｔｐｕｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｆｕｌｌ￣ｂｒｉｄｇｅＬＬＣꎻｖｏｌｔａｇｅｇａｉｎꎻｚｅｒｏｖｏｌｔａｇｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇꎻｈｙｂｒｉｄｃｏｎｔｒｏｌ１㊀引言随着新能源的发展和双碳目标的推进ꎬ与可再生能源互补发展的储能技术迎来了新机遇ꎮ双向ＤＣ/ＤＣ变换器是实现储能系统与直流电网能量双向流动的关键设备ꎬ其中ꎬ双有源全桥双向ＤＣ/ＤＣ变换器(ＤＡＢ)因其负载范围宽㊁软开关易实现㊁能量双向流动等优点被广泛应用ꎬ但其存在功率回流㊁环流损耗大㊁关断损耗高㊁软开关范围窄等问题[１]ꎮ㊀㊀为了改善ＤＡＢ的问题ꎬ谐振元件被广泛应用于ＤＣ/ＤＣ变换器ꎬ构成谐振型变换器ꎬ如ＬＣ㊁ＬＬＣ㊁ＣＬＬＣ型等双向ＤＣ/ＤＣ变换器ꎮ其中ＬＬＣ变换器最为常见ꎬ它有较宽的电压增益范围㊁可以减小环流损耗和关断损耗ꎬ避免功率回流ꎬ在全负载范围内实现软开关ꎬ但当反向输入时ꎬ变换器特性发生改变ꎬ只能工作于降压状态[２]ꎮ文献[３]在一次侧桥臂中点加入辅助电感ꎬ使变换器具有对称结构ꎬ从而令正向和反向电压增益相同ꎬ克服了ＬＬＣ变换器反向输入只能工作于降压状态的问题ꎬ但其对一次侧和二次侧开关管进行同步控制ꎬ输出端会产生回流功率ꎬ使得变换器电压增益范围变窄ꎮ文献[４]在文献[３]基础上运用同步不等宽的控制方法改善了电压增益范围较窄的问题ꎬ但控制方法较为复杂ꎮ文献[５]运用中心对称ＰＷＭ控制方法改善了电压增益范围较窄的问题ꎬ但存在功率回流的问题ꎮ文献[６]提出变频－移相控制拓宽了电压增益范围ꎬ控制简单ꎬ但当处于高压输入工作情况时ꎬ其移相角很大ꎬ造成关断损耗和环流损耗变大ꎮ㊀㊀为进一步提高变换器电压增益范围ꎬ提高变换器的工作效率ꎬ本文提出了一种混合控制策略ꎮ混合控制策略以谐振频率为切换点分为两部分ꎬ在电压增益大于１时采用变频控制ꎬ在电压增益小于１时采用变频＋移相控制ꎮ该控制策略可拓宽变换器的电压增益范围ꎬ同时在增益范围内实现零电压开通(ＺｅｒｏＶｏｌｔａｇｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇꎬＺＶＳ)ꎬ控制简单ꎬ易于实现ꎮ相对于移相控制ꎬ混合控制为实现增益所需的移相角较小ꎬ减小了移相带来的环流损耗ꎬ相对于变频控制ꎬ缩小了变换器频率变化范围ꎬ有利于磁性元件的设计ꎮ２㊀变换器电路拓扑图１㊀双向全桥ＬＬＣ变换器㊀㊀带辅助电感的双向全桥ＬＬＣ变换器电路拓扑如图１所示ꎬ开关管Ｑ１~Ｑ４构成一次侧全桥网络ꎬ谐振电感Ｌｒꎬ谐振电容Ｃｒꎬ变压器Ｔｘ的励磁电感Ｌｍ１ꎬ辅助电感Ｌｍ２构成谐振网络ꎬ开关管Ｑ５~Ｑ８构成二次侧全桥网络ꎬＤｑ１~Ｄｑ８为开关管的体二极管ꎬＣｑ１~Ｃｑ８为Ｑ１~Ｑ８寄生电容ꎬＣ１㊁Ｃ２为滤波电容ꎮ㊀㊀加在一次侧桥臂中点的辅助电感Ｌｍ２ꎬ改善了双向ＬＬＣ反向输入电压增益范围小的问题[３]ꎮ当Ｌｍ１与Ｌｍ２感值相同时ꎬ变换器正向功率输入与反向功率输入情况相同ꎬ电压增益相同ꎬ因此本文以正向功率输入为例进行分析ꎮ３㊀混合控制原理及其特性分析㊀㊀双向ＬＬＣ常见的控制方法有变频控制㊁同步控制㊁移相控制ꎮ在电压增益大于１时ꎬ变频控制可以达到较大的电压增益ꎬ而同步控制因为存在功率回流问题ꎬ使得增益较小[３]ꎮ在电压增益小于１时ꎬ变频控制和同步控制对增益的调节十分有限ꎬ而移相控制可以通过调节移相角产生较小的电压增益ꎬ但相对于其他控制ꎬ移相角会产生较大的环流损耗ꎬ效率相对较低ꎮ为了减小移相角同时又满足增益要求ꎬ文章在变频控制的基础上加入移相控制ꎬ相对于单一的移相控制ꎬ减小了移相角的大小ꎬ从而提高变换器的效率ꎮ综上考虑ꎬ文章采用变频控制和变频＋移相控制的混合控制策略ꎬ在电压增益大于１时采用变频控制ꎬ在电压增益小于１时采用变频＋移相控制ꎮ本节将对混合控制的变频控制和变频＋移相控制原理及增益特性进行详细分析ꎮ３ １㊀变频控制原理㊀㊀变频控制是通过改变一次侧开关管的开关频率来调节输出电压ꎬ二次侧开关管的体二极管作为整流网络ꎮ根据开关频率ｆｓ与谐振频率ｆｒ的关系可分为ｆｓ<ｆｒꎬｆｓ＝ｆｒꎬｆｓ>ｆｒ三种情况ꎬ其中ｆｒ＝１２πＬｒＣｒꎮ当电压增益大于１时ꎬ变换器工作于 ｆｓ<ｆｒ 的情况ꎮ㊀㊀以正向功率输入且ｆｓ<ｆｒ为例ꎬ此时工作波形如图２所示ꎮ以半个工作周期为例ꎬ其工作状态可分为以下四个模态:㊀㊀[ｔ０之前]:Ｑ２和Ｑ３处于导通状态ꎬＱ１和Ｑ４处于关断状态ꎬＬｍ１与Ｌｒ㊁Ｃｒ谐振ꎬ此时谐振电流ｉＬｒ与励磁电流ｉＬｍ１相等ꎬＱ５~Ｑ８都处于关断状态ꎬ由滤波电容Ｃ２维持二次侧电压Ｖ２ꎮＬｍ２被桥臂中点电压ＶＡＢ钳位ꎬ其电流ｉＬｍ２线性下降ꎮ㊀㊀[ｔ０~ｔ１]:ｔ０时刻ꎬＱ２和Ｑ３关断ꎬ变换器进入死区状态ꎬ此时ｉＬｍ２与ｉＬｒ共同构成的桥臂中点电流ｉＡＢ为一次侧开关管Ｑ１和Ｑ４的寄生电容放电ꎬ使其两端电压下降为０ꎬ同时ｉＡＢ为Ｑ２和Ｑ３的寄生电容充电ꎬ使其两端电压为上升为Ｖ１ꎮ㊀㊀[ｔ１~ｔ２]:ｔ１时刻ꎬＱ１和Ｑ４零电压开通ꎬＬｒ与Ｃｒ谐振ꎬＬｍ１被二次侧电压ｎＶ２钳位ꎬｉＬｍ１线性上升ꎮＬｍ２被ＶＡＢ钳位ꎬ其电流ｉＬｍ２线性上升ꎮ二次侧桥臂中点电流ｉＣＤ经Ｑ５和Ｑ８的体二极管Ｄｑ５和Ｄｑ８为滤波电容Ｃ２和二次侧负载提供电流ꎮ㊀㊀[ｔ２~ｔ３]:ｔ２时刻谐振电流ｉＬｒ与励磁电流ｉＬｍ１相等ꎬＬｍ与Ｌｒ㊁Ｃｒ谐振ꎬ因Ｌｍ大于Ｌｒꎬ故电流变化不明显ꎬ此时二次侧电流为０ꎬ不再向Ｃ２和二次侧负载提供电流ꎬＤｑ５和Ｄｑ８零电流关断ꎮ㊀㊀ｔ３之后Ｑ１和Ｑ４关断ꎬ变换器进入后半个工作周期ꎬ其工作状况与之前情况相似ꎬ不再赘述ꎮ图２㊀变频控制工作波形３ ２㊀变频控制的电压增益分析图３㊀基波等效电路㊀㊀由于辅助电感的存在ꎬ变频控制下的变换器无论正向工作还是反向工作ꎬ都与传统的ＬＬＣ谐振变换器原理相同ꎮ通过基波分析法(ＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌＨａｒ￣ｍｏｎｉｃＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎꎬＦＨＡ)可得到其电压增益公式ꎬ变换器的基波等效电路如图３(ａ)所示ꎬ其正向功率输入和反向功率输入时的基波等效电路分别如图３(ｂ)和图３(ｃ)所示ꎮ㊀㊀定义变换器电压增益为二次侧电压Ｖ２折算至一次侧的电压与一次侧电压Ｖ１的比值ꎬ如式(１)所示ꎮ㊀㊀Ｇ＝ｎＶ２Ｖ１(１)㊀㊀以正向功率输入为例ꎬ在变频控制下其电压增益表达式Ｇ为:Ｇ＝１１＋１ｋ(１－１ｆ２)[]２＋Ｑ (ｆ－１ｆ)[]２(２)㊀㊀其中ｋ＝Ｌｍ１ＬｒꎬＱ＝Ｌｒ/ＣｒＲａｃꎬＲａｃ＝８ｎ２π２Ｒｏꎬｆ＝ｆｓ/ｆｒꎮ㊀㊀对于变换器的一次侧开关管来说ꎬ要实现软开关ꎬ需满足在死区时间内ꎬ流过开关管的桥臂中点电流ｉＡＢ足以把开关管的电荷全部抽出ꎬ完成开关管寄生电容的充放电ꎮ假设ｉＡＢ(ｔ)在死区时间Ｔｄ内不再变化ꎬ一次侧开关管寄生电容皆为Ｃｑꎬ则满足式(３)就可实现软开关ꎮ㊀㊀ｉＡＢ(ｔｄ)Ｔｄȡ２ＣｑＶ１(３)㊀㊀ｉＡＢ电流等于谐振电流ｉｒ与辅助电感的电流ｉＬｍ２的和ꎬ而在死区时刻谐振电流ｉｒ大于等于励磁电流ｉＬｍ１ꎬ故死区时间内ｉＡＢ(ｔｄ)简化为下式ꎮｉＡＢ(ｔｄ)ȡｉＬｍ１＋ｉＬｍ２(４)㊀㊀ｉＬｍ１的表达式为:㊀㊀ｉＬｍ１＝ｎＶ２４Ｌｍ１ｆｓ(５)㊀㊀ｉＬｍ２的表达式为:㊀㊀ｉＬｍ２＝Ｖ１４Ｌｍ２ｆｓ(６)㊀㊀为了使变换器正向工作和反向工作电压增益相同ꎬ令励磁电感的值与辅助电感相等ꎬ即Ｌｍ１＝Ｌｍ２ꎮ㊀㊀由式(３)~(６)可得变换器在变频控制下软开关条件为:㊀㊀Ｌｍ１ɤ(１＋Ｇ)Ｔｄ８Ｃｑｆｓ(７)㊀㊀其中Ｇ＝ｎＶ２Ｖ１ꎮ３ ３㊀变频＋移相控制原理㊀㊀为了实现变换器较小的电压增益ꎬ同时又有较高的效率ꎬ文中在变频控制的基础上加入移相控制ꎬ在这种控制策略下ꎬ变换器通过调节一次侧开关管的开关频率和移相角来调节输出电压ꎬ二次侧开关管的体二极管作为整流网络ꎬ此时变换器工作于 ｆｓ>ｆｒ 的情况ꎮ㊀㊀ｆｓ>ｆｒ时的变频＋移相控制工作波形如图４所示ꎬ其前半个周期的工作状态可分为以下六个模态:㊀㊀[ｔ０之前]:Ｑ１和Ｑ２处于导通状态ꎬＱ３和Ｑ４处于关断状态ꎬＬｍ１与Ｌｒ㊁Ｃｒ谐振ꎬ此时谐振电流ｉＬｒ与励磁电流ｉＬｍ１相等ꎬ且方向为负ꎬ电流经过Ｑ１和Ｑ２形成环流ꎬＱ５~Ｑ８都处于关断状态ꎬ由滤波电容Ｃ２维持二次侧电压Ｖ２ꎮＬｍ２两端电压为０ꎬ故ｉＬｍ２可近似认为不再变化ꎮ图４㊀混合控制工作波形㊀㊀[ｔ０~ｔ１]:ｔ０时刻Ｑ１处于导通状态ꎬＱ２~Ｑ４都处于关断状态ꎬ此时ｉＬｍ２与ｉｒ共同构成的桥臂中点电流ｉＡＢ为一次侧开关管Ｑ４的寄生电容Ｃｑ４放电ꎬ使其两端电压下降为０ꎬ同时ｉＡＢ为Ｑ２的寄生电容Ｃｑ２充电ꎬ使其两端电压上升为Ｖ１ꎮ㊀㊀[ｔ１~ｔ２]:ｔ１时刻Ｑ４零电压开通ꎬＬｒ与Ｃｒ谐振ꎬＬｍ１被二次侧电压ｎＶ２钳位ꎬｉＬｍ１线性上升ꎮＬｍ２被ＶＡＢ钳位ꎬ其电流ｉＬｍ２线性上升ꎮ二次侧桥臂中点电流ｉＣＤ经Ｑ５和Ｑ８的体二极管Ｄｑ５和Ｄｑ８为滤波电容Ｃ２和二次侧负载提供电流ꎮ㊀㊀[ｔ２~ｔ３]:ｔ２时刻Ｑ１关断ꎬＱ４仍处于导通状态ꎬｉＡＢ为Ｑ３的寄生电容Ｃｑ３放电ꎬ使其两端电压下降为０ꎬ同时ｉＡＢ为Ｑ１的寄生电容Ｃｑ１充电ꎬ使其两端电压上升为Ｖ１ꎮ谐振电流ｉＬｒ在这一阶段不断减小ꎬ但ｉＬｒ仍大于励磁电流ｉＬｍ１ꎬ故仍有电流传递到二次侧ꎮＬｍ１被二次侧电压ｎＶ２钳位ꎬｉＬｍ１线性上升ꎬＬｍ２两端电压为０ꎬｉＬｍ２可近似认为不再变化ꎮ㊀㊀[ｔ３~ｔ４]:ｔ３时刻Ｑ３零电压开通ꎬ此时ＶＡＢ为０ꎬ与上一模态相似ꎬ谐振电流ｉＬｒ继续减小ꎬｉＬｍ１线性上升ꎬｉＬｍ２可近似认为不再变化ꎮ㊀㊀[ｔ４~ｔ５]:ｔ４时刻ꎬＱ３和Ｑ４处于导通状态ꎬＱ１和Ｑ２处于关断状态ꎬＬｍ１与Ｌｒ㊁Ｃｒ谐振ꎬ此时谐振电流ｉＬｒ与励磁电流ｉＬｍ１相等ꎬ故Ｑ５~Ｑ８都处于关断状态ꎬ由滤波电容Ｃ２维持二次侧电压Ｖ２ꎮＬｍ２因两端电压为０ꎬｉＬｍ２可近似认为不再变化ꎮ㊀㊀ｔ５之后Ｑ４关断ꎬ变换器进入后半段工作周期ꎬ其工作状况与之前情况相似ꎬ不再赘述ꎮ㊀㊀若变换器有较大的移相角ꎬ会使图４中ｔ４~ｔ６阶段和ｔ７~ｔ８阶段在一个周期中所占的比例加大ꎬ使得变换器的损耗增加ꎬ效率降低ꎮ３ ４㊀变频＋移相控制的电压增益分析㊀㊀当变换器采用变频＋移相控制时ꎬ开关频率和移相角共同影响着变换器的电压增益ꎬ用占空比Ｄ来表示移相角的大小ꎬ定义:Ｄ＝Ｔｏｎ/(Ｔｓ/２)＝２Ｔｏｎ/ＴｓꎬＴｏｎ指在半个开关周期里对角开关管同时开通的时间ꎬ如图４所示ꎮ㊀㊀以正向为例ꎬ通过基波分析法和傅里叶展开可得到变频＋移相控制下基波有效分量为:㊀㊀ＶᶄＡＢ＝２２πＶ１ｓｉｎ(Ｄπ２)(８)㊀㊀二次侧桥臂中点电压ＶＣＤ在变频＋移相控制下的基波有效分量与变频控制相同ꎬ为:㊀㊀ＶＣＤ＝２２πｎＶ２(９)㊀㊀变频＋移相控制下的交流等效电阻为:㊀㊀Ｒᶄａｃ＝４ｎ２(１－ｃｏｓ(Ｄπ))π２Ｒｏ(１０)㊀㊀由(９)~(１０)式可得变频＋移相控制下变换器的电压增益表达式:㊀㊀Ｇᶄ＝ｓｉｎ(Ｄπ２)１＋１ｋ(１－１ｆ２)[]２＋[２１－ｃｏｓ(Ｄπ) Ｑ (ｆ－１ｆ)]２(１１)㊀㊀根据表达式可绘制出ｆｓ>ｆｒ时的电压增益曲线如图５所示ꎬ其中ꎬＤ为变量ꎬｋꎬＱ为固定参数ꎬ分别取ｋ＝４ꎬＱ＝０ ４ꎮ图５㊀变频＋移相电压增益曲线㊀㊀根据以上分析ꎬ相对于单一的移相控制ꎬ在满足增益的条件下ꎬ变频＋移相控制可以通过频率的调节ꎬ减小移相角的大小ꎬ从而减小环流的损耗ꎬ提高变换器的效率ꎻ相对于单一的变频控制ꎬ变频＋移相控制的频率变化范围较小ꎬ降低了磁性元件的设计难度ꎮ㊀㊀同样ꎬ变频＋移相控制下的变换器要实现软开关ꎬ也需满足式(３)ꎮ㊀㊀变频＋移相控制下ｉＬｍ１的表达式为:㊀㊀ｉＬｍ１＝ｎＶ２Ｄ４Ｌｍ１ｆｓ(１２)㊀㊀变频＋移相控制下ｉＬｍ２的表达式为:㊀㊀ｉＬｍ２＝Ｖ１Ｄ４Ｌｍ２ｆｓ(１３)㊀㊀将式(１２)㊁(１３)带入式(３)可得变换器在变频＋移相控制下软开关条件为:㊀㊀Ｌｍ１ɤ(１＋Ｇ)ＤＴｄ８Ｃｑｆｓ(１４)３ ５㊀混合控制策略的实现㊀㊀基于以上分析ꎬ文章提出的混合控制策略ꎬ以谐振频率ｆｒ为切换点ꎬ当ｆｓ<ｆｒ时ꎬ即电压增益大于１时ꎬ采用变频控制ꎻ当ｆｓ>ｆｒ时ꎬ即增益小于１时ꎬ采用变频＋移相控制ꎮ由式(２)和式(１１)可以得到混合控制策略下变换器电压增益为:㊀㊀Ｇ＝１１＋１ｋ(１－１ｆ２)[]２＋Ｑ (ｆ－１ｆ)[]２ꎬｆｓɤｆｒｓｉｎ(Ｄπ２)１＋１ｋ(１－１ｆ２)[]２＋２１－ｃｏｓ(Ｄπ) Ｑ (ｆ－１ｆ)[]２ꎬｆｓ>ｆｒìîíïïïïïïïï(１５)㊀㊀根据电压增益表达式可绘制混合控制的增益曲线ꎬ如图６所示ꎬ其中ꎬｋꎬＱ为固定参数ꎬ分别取ｋ＝４ꎬＱ＝图６㊀混合控制电压增益曲线㊀㊀以ＤＳＰ为例ꎬ具体控制流程图如图７所示ꎮＤＳＰ进入中断后进行输出电压Ｖｏ采样ꎬ计算电压误差Ｖｆꎬ并利用ＰＩ计算出开关频率ｆｓꎬ若ｆｓ<ｆｒꎬ移相角θ清零ꎬ若ｆｓ>ｆｒꎬ利用ＰＩ计算出移相角θꎬ随后将计算所得的值加载给控制器ꎬ实现电压的调节ꎮ４㊀实验验证㊀㊀为验证文章所提方法的正确性ꎬ搭建了一台１ｋＷ双向全桥ＬＬＣ变换器实验样机ꎬ一次侧为储能系统输入端ꎬ输入电压为７５~１３０Ｖꎬ二次侧为直流电网输入端ꎬ输入电压为４００Ｖꎮ带辅助电感的双向全桥ＬＬＣ谐振参数的优化设计可完全参照传统ＬＬＣ变换器ꎬ样机参数为:Ｌｒ＝７ ６μＨꎬＬｍ１＝３０ ４μＨꎬＬｍ２＝３１μＨꎬＣｒ＝３３０ｎＦꎬ变压器匝比ｎʒ１＝１/４ꎬ开关管Ｑ１~Ｑ４型号为ＩＰＰ１１０Ｎ２０Ｎ３ꎬ开关管Ｑ５~Ｑ８型号为ＵＦ３Ｃ０６５０８０Ｋ３Ｓꎮ图７㊀控制流程图㊀㊀图８是变换器正向工作满载波形ꎬ由图８(ａ)可知ꎬ一次侧输入７５Ｖ㊁二次侧输出４００Ｖ时变换器工作在变频状态ꎬ在Ｑ４导通前ꎬＶｄｓ４已降为０ꎬ实现了ＺＶＳꎬ但由于满载下关断电流较大ꎬ使Ｖｄｓ４在Ｑ４关断时存在尖峰ꎮ由图８(ｂ)可知ꎬ一次侧输入１３０Ｖ㊁二次侧输出４００Ｖ时ꎬ变换器工作在变频＋移相控制状态ꎬ此时ｆｓ>ｆｒꎬ由于移相角的存在ꎬ桥臂中点电压ＶＡＢ出现零电压平台ꎬ移相角相对较小ꎬ且开关管实现了ＺＶＳꎮ图８㊀正向功率输入工作波形㊀㊀图９是变换器反向工作满载波形ꎬ由图９(ａ)可知ꎬ二次侧输入４００Ｖ㊁一次侧输出１３０Ｖ时变换器工图９㊀反向功率输入工作波形作在变频控制状态ꎬ此时ｆｓ<ｆｒꎬ开关管实现了ＺＶＳꎮ由图９(ｂ)可知ꎬ二次侧输入４００Ｖ㊁一次侧输出７５Ｖ时ꎬ变换器工作在混合控制状态ꎬ此时ｆｓ>ｆｒꎬ由于移相角的存在ꎬ桥臂中点电压ＶＣＤ出现零电压平台ꎬ移相角相对较小ꎬ且开关管实现了ＺＶＳꎮ㊀㊀图１０给出了变换器在不同一次侧电压下正向和反向工作的满载效率曲线ꎮ实测变换器正向工作峰值效率是９６ ６％ꎬ反向工作峰值效率是９７ ３％ꎮ变换器开关频率变化范围为７１~１２６ｋＨｚꎬ频率变化范围小ꎬ易于磁性元件设计ꎮ图１０㊀满载效率曲线５㊀结论㊀㊀本文详细分析了带辅助电感的双向全桥ＬＬＣ的工作原理和特性ꎬ提出了一种混合控制策略ꎬ给出了控制策略的实现方法ꎬ最后通过搭建１ｋＷ的实验样机ꎮ经过实验验证ꎬ在混合控制策略下的实验样机有以下特性:①具有宽泛的电压增益范围ꎬ适用于储能系统与直流电网的能量交互ꎻ②在输入电压范围内开关管实现了ＺＶＳꎬ变换器工作效率高ꎬ峰值效率达到９７ ３％ꎻ③混合控制中的变频＋移相控制改善了移相控制移相角过大的问题ꎻ④频率变化范围小ꎬ易于磁性元件设计ꎻ⑤控制方法简单ꎬ易于实现ꎮ参考文献[１]㊀ＬｉＸꎬＬｉＹＦ.ＡｎＯｐｔｉｍｉｚｅｄＰｈａｓｅ￣ＳｈｉｆｔＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＦｏｒＦａｓｔＴｒａｎ￣ｓｉｅｎｔＲｅｓｐｏｎｓｅｉｎａＤｕａｌ￣Ａｃｔｉｖｅ￣ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｖｅｒｔｅｒ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０１４ꎬ２９(６):２６６１－２６６５.[２]㊀ＬｉｕＪꎬＺｈａｎｇＪꎬＺｈｅｎｇＴＱꎬｅｔａｌ.ＡＭｏｄｉｆｉｅｄＧａｉｎＭｏｄｅｌａｎｄｔｈｅＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇＤｅｓｉｇｎＭｅｔｈｏｄｆｏｒａｎＬＬＣＲｅｓｏｎａｎｔＣｏｎｖｅｒｔｅｒ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０１７ꎬ３２(９):６７１６－６７２７.[３]㊀ＪｉａｎｇＴꎬＣｈｅｎＸꎬＺｈａｎｇＪꎬｅｔａｌ.ＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＬＬＣｒｅｓｏｎａｎｔｃｏｎ￣ｖｅｒｔｅｒｆｏｒｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｃ].ＡｐｐｌｉｅｄＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎ￣ｆｅｒｅｎｃｅ(ＡＰＥＣ).ＩＥＥＥꎬ２０１３.[４]㊀ＪｉａｎｇＴꎬＺｈａｎｇＪꎬＷｕＸꎬｅｔａｌ.ＡＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＬＬＣＲｅｓｏｎａｎｔＣｏｎ￣ｖｅｒｔｅｒＷｉｔｈＡｕｔｏｍａｔｉｃＦｏｒｗａｒｄａｎｄＢａｃｋｗａｒｄＭｏｄｅＴｒａｎｓｉｔｉｏｎ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬ２０１５ꎬ３０(２):７５７－７７０.[５]㊀鹿麒ꎬ郝瑞祥ꎬ王帅.基于变频与中心对称ＰＷＭ控制的双向ＤＣ/ＤＣ变换器[Ｊ].电力电子技术ꎬ２０２１ꎬ５５(１):８７－９０＋９４.[６]㊀陶文栋ꎬ王玉斌ꎬ张丰一ꎬ等.双向ＬＬＣ谐振变换器的变频－移相控制方法[Ｊ].电工技术学报ꎬ２０１８ꎬ３３(２４):５８５６－５８６３.收稿日期:２０２２－０２－２４作者简介:张鸿远(１９９６－)ꎬ男ꎬ工学硕士ꎬ主要从事电力电子变流技术研究工作ꎮ。

《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。

双向DCDC变换器的设计与研究一、本文概述随着电力电子技术的飞速发展，双向DC-DC变换器作为一种高效、灵活的电能转换装置，在电动汽车、可再生能源系统、微电网等领域得到了广泛应用。

本文旨在全面介绍双向DC-DC变换器的设计原理、关键技术以及最新研究进展，以期为相关领域的科研人员和工程师提供有益的参考和启示。

本文将首先概述双向DC-DC变换器的基本原理和分类，包括其拓扑结构、控制方式和工作原理等。

在此基础上，重点探讨双向DC-DC 变换器的关键设计技术，如高效率转换技术、宽输入电压范围技术、快速动态响应技术等。

同时，分析双向DC-DC变换器在实际应用中面临的挑战和解决方案，如电磁干扰、热设计、可靠性等问题。

本文还将综述近年来双向DC-DC变换器的研究热点和发展趋势，包括新型拓扑结构、智能化控制策略、高效散热技术等方面的研究进展。

通过对这些研究内容的深入分析和总结，旨在为未来双向DC-DC 变换器的设计优化和应用拓展提供有益的思路和方向。

本文还将对双向DC-DC变换器的未来发展趋势进行展望，以期推动该领域的技术进步和应用发展。

二、双向DCDC变换器的基本原理与分类双向DCDC变换器是一种能量转换装置，能够在两个不同电压等级之间实现电能的双向流动。

其基本原理和分类对于深入理解和应用该变换器具有重要意义。

双向DCDC变换器的基本工作原理基于电能的转换和传递。

它通过控制开关管的通断，将输入端的直流电能转换为高频交流电能，再通过滤波电路将其转换为输出端的直流电能。

在这个过程中，变换器不仅实现了电能的电压变换，还实现了电能的双向流动。

当变换器工作于正向模式时，它从低压侧吸收电能，经过变换后向高压侧输出电能；当变换器工作于反向模式时，它从高压侧吸收电能，经过变换后向低压侧输出电能。

这种双向流动的特性使得双向DCDC变换器在能量管理、储能系统、电动汽车等领域具有广泛的应用前景。

根据不同的分类标准，双向DCDC变换器可以分为多种类型。

《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。

STUDY AND DESIGN ON BI-DIRECTIONAL LLC RESONANT CONVERTER FOR PULSECHARGINGA Master Thesis Submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaMajor: Control Theory and Control EngineeringAuthor: Wang HuaiwenAdvisor: Prof. Xu HongbingSchool: School of Automation Engineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。

本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。

（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要随着电动车的推广和普及，动力蓄电池对充电方法和充电设备的要求也越来越高，如何快速、安全、高效地对动力蓄电池进行充电成为了当前亟待解决的问题。

为提高动力蓄电池充电设备的充电效率和充电速度，本课题结合近年来颇受研究者关注的高效率软开关谐振拓扑LLC和脉冲充电方法进行研究。

具体从以下几方面开展了工作：首先，针对如何提高蓄电池充电速度这一问题，本文分析了蓄电池的快速充放电原理，对蓄电池在充电过程中的极化现象进行分析，并通过对蓄电池一般充电方法的对比分析，指出本文采用的快速充电方法为正负脉冲充电。

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。

第39卷第12期 2019年12月金力自劫化议备Electric Power Automation EquipmentVol.39 No.12Dec. 2019 ®基于LLC谐振的新型软开关双向DC-DC变换器易灵芝1，李青平、胡炎申2,龙辛3(1.湘潭大学多能协同控制技术湖南省工程研究中心，湖南湘潭411105;2.深圳茂硕电气有限公司，广东深圳518000;3.湘电风能有限公司，湖南湘潭411100)摘要：为了进一步提升户用储能系统中电池端双向D C-D C变换器的功率密度和效率，提出一种基于L LC谐振 的新型软开关双向D C-D C变换器。

该变换器有效降低了变压器匝比，提高了转化效率，在非对称半桥拓扑下 可实现双向L LC特性，变换器中所有开关管均能实现软开关。

同时该变换器结构简单，并可应用同步整流技 术，具有效率高、成本低等优势。

描述了所提变换器软开关的实现过程，进而分析了谐振特性和相关参数以 及软开关的实现条件。

最后制作了一台高压侧350~400 V、低压侧45~50 V的500 V•A实验样机，验证了所提 变换器的有效性和实用性。

关键词：户用储能；双向D C-D C变换器；LLC谐振;软开关；推挽半桥；倍压半桥中图分类号.-TM46 文献标志码：A DOI：10.16081/j.epae.201911031〇引言随着储能系统、电动汽车、可再生能源系统对电 力需求的不断增加，谐振型变换器得以快速发展。

从20世纪90年代提出多元件谐振变换器[1_3]至今，多元件谐振软开关技术得到了广泛应用，尤其是能 够实现功率管全软开关的三元件谐振电路更是得到 了深人研究，各种半桥式、全桥式、多电平型L L C串联谐振变换器 LLC-SRC(LLC S e r i e s R e s o n a n t Con­v e r t e r)相继被提出和研究 >7]，同时从不同角度提出 了LLC谐振变换器参数的优化设计方法〜11,在此基 础上结合同步整流技术进一步提升了转换效率U2]。

双向全桥LLC谐振变换器的研究共3篇双向全桥LLC谐振变换器的研究1双向全桥LLC谐振变换器是一种适用于大功率DC/DC变换的高效率变换器，近年来备受关注。

在电力电子领域，LLC谐振变换器已成为一种重要的研究方向，尤其是LLC谐振变换器的双向全桥拓扑。

本文将基于双向全桥LLC谐振变换器的特点，从原理、控制策略、仿真分析和实验验证四个方面，对该变换器的研究进行系统性的分析探究。

1. 双向全桥LLC谐振变换器的原理双向全桥LLC谐振变换器由变压器、全桥电路、电容等组成。

其原理是在电容电压反向时，谐振电路中的电感感应出反向电压与电容电压抵消，使得全桥电路中只剩下电感与负载电阻并联，在高效运转的同时，迅速转换功率方向。

2. 双向全桥LLC谐振变换器的控制策略双向全桥LLC谐振变换器的控制策略包括电流控制与电压控制两种方式。

其中，电流控制策略适用于高功率应用场景，通过对电感电流进行反馈控制，实现电流输出调整。

电压控制策略适用于低功率应用场景，通过对电容电压进行反馈控制，实现输出电压稳定。

3. 双向全桥LLC谐振变换器的仿真分析利用PSIM等仿真软件进行双向全桥LLC谐振变换器的仿真分析，可以得到其工作特点、效率和控制策略的性能参数。

仿真结果表明，在满足一定设计要求下，双向全桥LLC谐振变换器可以实现高效稳定的转换功率，同时保证输出电压波形的质量和电压调整速度。

4. 双向全桥LLC谐振变换器的实验验证通过实验平台搭建，结合传统单向LLC谐振变换器的对比实验，对双向全桥LLC谐振变换器的实际运行状况进行验证。

实验结果表明，双向全桥LLC谐振变换器在高功率环境下具有很好的电压稳定性和转换效率，同时也可以实现较高的调整速度和响应速度。

综上所述，双向全桥LLC谐振变换器具有很高的实用价值和研究前景。

未来研究可以进一步探究其在大功率应用场景下的特性和控制策略的优化，进一步提升其性能和应用效果，推动电力电子的发展和应用双向全桥LLC谐振变换器是一种具有高效稳定性的电力电子变换器，适用于高功率和低功率应用场景。

分类号学号2003611310063 学校代码10487 密级硕士学位论文LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的研究A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringResearch on LLC Series Resonant Full-BridgeDC/DCConverterCandidate ：Gong LiMajor ：Power Electronics and Electric DriveSupervisor：Professor Li Xiaofan Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074, P.R.ChinaApril, 2006独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□，在_____年解密后适用本授权书。

本论文属于不保密□。

（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要高频化、高功率密度和高效率，是DC/DC变换器的发展趋势。

传统的硬开关变换器限制了开关频率和功率密度的提高。

随着科学技术发展，能源问题成为讨论的焦点，为了节约不可再生能源，响应“碳达峰”和“碳中和”战略决策，业内逐渐使用新能源代替不可再生能源，从而减少碳排放量[1-2]。

大功率隔离型双向DC-DC 变换器可以实现直流电能变换的功能，具有高效率、高功率密度等优点，广泛应用于电动汽车、可再生能源发电等领域[3]。

双向DC/DC 拓扑分为隔离型和非隔离型，非隔离型拓扑包括Buck-Boost 变换器、Sepic-Zeta 变换器等，以上变换器一般应用于小功率场合，难以实现软开关，会影响整机效率。

由于该文设计的双向DC/DC 变换器需要高效、宽范围输出，双向CLLLC 谐振变换器是由LLC 谐振变换器拓扑演变而来的，具有软开关的特性，副边增加了1个LC 谐振网络，可以实现能量的双向流动和升/降压[4]。

因此，采用对称型CLLLC 谐振变换器既可以满足宽范围输出的要求，也可以在全输出范围内实现软开关，从而提高整机效率。

CLLLC 谐振变换器可以提高充电桩电能传输效率，还可以实现电气隔离，保障充电桩安全、可靠。

1 电路模态与控制策略1.1 双向CLLLC 拓扑分析CLLLC 变换器存在2个不同谐振频率：1） 串联谐振频率f m 。

该频率是由元件L r 、C r 和变压器励磁电感L m 谐振获得的。

2） 串联谐振频率f r 。

该频率是由元件L r 、C r 谐振获得的，此时L m 被输出电压箝位。

2个串联谐振频率分别如公式（1）、公式（2）所示。

fr（1）（2）fm 与其他拓扑不同，双向CLLLC 谐振变换器并不是通过调节占空比来控制输出信号，而是通过调节开关管的频率来控制输出信号，根据频率之间的大小关系（如图1所示），可以将变换器分为3个工作区间。

工作区间一为欠谐振状态，此时开关频率与谐振频率的关系为f m <f s <f r 。

工作区间二为谐振状态，此时开关频率与谐振频率的关系为f s =f r 。

⾼效LLC谐振式DCDC变换器的研究⾼效LLC谐振式DCDC变换器的研究浙江⼤学硕⼠学位论⽂摘要摘要本⽂介绍了传统开关电源的DC／DC变换器的概况，指出当变换器要考虑维持时间(hold up time)时(即宽输⼊电压范围)，PWM(脉宽调制)变换器以及SRC (串联谐振)、PRC(并联谐振)和SPRC《串并联谐振)等谐振变换器不能在额定输⼊电压下优化参数。

本⽂研究的LLC谐振式变换器是在传统SRC变换器的基础上增加了⼀并联电感，它的引⼊改变了SRC的增益曲线，在低于谐振频率fr处增加了--boost区域，使得变换器能够在额定输⼊电压下实现最优化。

本⽂详细分析了LLC谐振式变换器在连续⼯作模式下的⼯作状态，分析了谐振⽹络输⼊阻抗、电压增益等参数对电路性能的影响，并给出了⼀般的设计步骤。

最后设计了⼀台1500W的LLC谐振式变换器样机，通过⽐较理论值、仿真值与实验数据，验证了变换器的优点。

关键词：DC／DC变换器，LLC，零电压，零电流，效率II浙江⼤学硕上学位论⽂AbstractAbstractAfter reviewing the states of PWM DC／DC converteL and comparing with other resonant topologies，hi曲efficiency LLC resonant topology is proposed．The LLC topology is developed from traditional SRC resonant topology through adding only one inductor．The ncw LLC topology Can boost the input voltage when its operation frequency is lower than the resonant frequency．So it can get higher efficiency thanother topology when it operation at rated input voltage．LLC operation principles，parameter design and design process ale presented in the paper．At the end of the paper，1 500W LLC DC／DC converter was designed，The test result verified the good performance of this topology．Key word：DC—DC converter,Resonant，ZVS，ZCS，EfficiencyIII致谢本⽂是在导师马皓教授的悉⼼指导下完成的。

《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。