?前言

諧振變換器由于具有軟開(kāi)關(guān)、功率密度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。目前常見(jiàn)的諧振變換器有LLC、雙向CLLC、雙有源橋、LCC、串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振等，其中LLC和雙有源橋因具有優(yōu)異的性能，在工業(yè)界應(yīng)用的最為廣泛。諧振變換器普遍存在的問(wèn)題之一是回流功率對(duì)效率的影響，對(duì)回流功率研究最多的就是雙有源橋變換器，也稱為DAB變換器，其次是LLC變換器，LLC變換器的研究主要是諧振參數(shù)設(shè)計(jì)、調(diào)制策略。查閱文獻(xiàn)時(shí)，看到了一篇關(guān)于CLL諧振變換器的文章，這也是諧振變換器的一種，與LLC相同，CLL變換器原邊MOS可以實(shí)現(xiàn)ZVS，副邊二極管可以實(shí)現(xiàn)ZCS，變壓器勵(lì)磁電感不參與諧振，不存在氣隙渦流損耗，變壓器的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單。

目錄

1 全橋CLL諧振變換器原理

2 改進(jìn)回流功率表征方法

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

4 參考文獻(xiàn)

1 全橋CLL諧振變換器原理

全橋CLL變換器電路如圖1所示。Cr、Lr1、Lr2組成CLL諧振網(wǎng)絡(luò)，呈T形結(jié)構(gòu)，Lr2包含變壓器漏感。拓?fù)浜蛣澐譃樵呴_(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)、諧振腔、變壓器、副邊全橋整流和濾波輸出。

同樣地，CLL變換器有兩個(gè)諧振頻率，分別是

其中fr2為特征頻率。

圖1可看出，CLL變換器結(jié)構(gòu)對(duì)稱，一個(gè)諧振周期內(nèi)可分為8個(gè)模態(tài)，其中正向4個(gè)、負(fù)向4個(gè)工作模態(tài)，在正向和負(fù)向中都會(huì)產(chǎn)生回流功率。圖2給出欠諧振的波形，其變換器的分析過(guò)程與LLC諧振變換器相似。

2 改進(jìn)回流功率表征方法

回流功率的常用表征方法是當(dāng)工作頻率等于特征頻率時(shí)，也就是變換器工作在準(zhǔn)諧振模式，電流可以等效為正弦波，可以得到時(shí)域的解析式。回流功率為諧振腔輸入電壓VAB與諧振電流ic的成績(jī)，忽略寄生參數(shù)對(duì)分析的影響，可以得到負(fù)半周期回流功率時(shí)域表達(dá)式

上式只能表征準(zhǔn)諧振頻率處的回流功率，局限性比較大。

回流功率的本質(zhì)是無(wú)功功率在電路中循環(huán)，并非真正意義上的損耗。該文用一個(gè)產(chǎn)生回流功率的時(shí)間變量來(lái)描述回流功率的大小，即可用t'來(lái)統(tǒng)一表征正、負(fù)模態(tài)中的回流功率。t'實(shí)質(zhì)上是諧振電 流滯后于諧振腔輸入電壓的時(shí)間，θ為諧振電流的相位，由于VAB的相角為0，因此θ在數(shù)值上為諧振 電流滯后于諧振腔輸入電壓的相位，且滿足θ=2πft'，因此可以用阻抗角來(lái)表征回流功率。示意圖如圖3所示。

為能更好地預(yù)測(cè)諧振參數(shù)與回流功率之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，用t'表征的回流功率表達(dá)式為

文中詳細(xì)講述了考慮回流功率的諧振參數(shù)設(shè)計(jì)方法，給出了阻抗角與諧振電容、歸一化頻率之間的關(guān)系，如圖4所示。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證優(yōu)化方法，采用了仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，通過(guò)設(shè)計(jì)兩組諧振參數(shù)，在100W樣機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。諧振腔參數(shù)見(jiàn)表1。

A組諧振參數(shù)的欠諧振、準(zhǔn)諧振和過(guò)諧振的實(shí)測(cè)波形如圖5所示。

同樣地，可以得到B組實(shí)驗(yàn)參數(shù)的測(cè)試波形，通過(guò)效率對(duì)比，發(fā)現(xiàn)B組參數(shù)的效率高于A組。圖6給出了B組諧振參數(shù)的理論值、仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，可以看出三種結(jié)果相對(duì)接近，擬合程度良好，說(shuō)明了理論分析的正確性和參數(shù)設(shè)計(jì)的有效性。

該文對(duì)CLL諧振變換器的回流功率進(jìn)行了研究，提出了阻抗表征回流功率的方法，可以簡(jiǎn)化回流功率的分析方法，對(duì)變換器的性能提升具有顯著效果，該方法同樣可以適用于其他諧振變換器的回流功率分析，對(duì)變換器的優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 考慮回流功率因素的全橋CLL諧振變換器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

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