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船用稳压电源LLC谐振变换器研究与设计
| 论文题名： | 船用稳压电源LLC谐振变换器研究与设计 |
| 关键词： | 船用稳压电源;LLC谐振变换器;参数设计;变换效率;功率密度;电压调节能力 |
| 摘要： | 船用稳压电源为舱室中通讯、导航以及监控等低压用电设备供电，电能质量关系到这些设备甚至整个船舶系统能否正常工作。由于稳压电源前级不是整流器而是船上的蓄电池组，在初充电和使用一段时间后电压差异很大，对稳压电源提出了宽输入范围和宽负载范围的要求。高压和低压之间需要电气隔离以满足安全要求，环境温度和空间限制对稳压电源提出了高变换效率和高功率密度的要求。LLC谐振变换器比传统桥式变换器具有更高的变换效率，在软开关变换器中具有较高的功率密度和电压调节能力。针对以上要求，本文选取LLC谐振变换器作为稳压电源变换器进行研究。 首先，通过建立LLC谐振变换器基频等效电路模型，计算出LLC谐振变换器的直流电压增益，然后分析电压增益和电路各参数的关系：一方面，通过绘制不同参数下的电压增益曲线簇，从电路原理的角度定性地分析电压增益的变化；另一方面，通过归一化处理得到简洁的电压增益表达式，找出极端工作点所在的区域，从数学角度计算满足输入和负载变化范围的电路参数。为了提高变换效率，要求变换器在全输入范围和全负载范围内能完全实现ZVS，文中揭示了ZVS实现的机理和充分条件。由于设计中会用到变压器的励磁电感，而不考虑漏感，文中通过二端口等效电路模型揭示了漏感对于谐振参数的影响和对变换器工作范围的影响。最后，依据FHA分析和ZVS条件，给出了满足输入和负载要求并且全范围软开关的设计流程以及磁设计过程。通过建立小信号等效电路模型，得出控制到输出的传递函数，利用MATLAB作Bode图求出补偿环节传递函数，用于设计PFM控制参数，完成了整个LLC谐振变换器的设计。 本文在已有的研究基础上，剖析了各个参数对LLC谐振变换器电压增益曲线的变化趋势的影响，提出了宽输入和负载变化范围的LLC谐振变换器设计方法，给出了完整的谐振参数计算流程；在变压器设计上，通过建模分析副边漏感存在的危害，给出了低漏感的平面变压器设计方法；在控制策略上，也提出了改进的方向和建议。最后，本文对本设计参数进行了Saber仿真和样机实验验证。实验结果表明本设计方法和参数符合设计指标。 |
| 作者： | 徐小薇 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 陈伟;朱国荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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