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串联谐振变换器的扩展描述函数法建模研究

电力电子技术 2011年第4期45卷 22-24页

作者：吴俊娟孙孝峰邬伟扬燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室河北秦皇岛066004

采用扩展描述函数法建立了串联谐振DC/DC变换器的小信号等效电路模型。通过仿真得到了频率特性曲线,分析了电路主要参数,包括输入电压、品质因数、占空比和开关频率对系统频率特性的影响。然后搭建了实际电路,利用频率特性分析仪测量了... 详细信息

采用扩展描述函数法建立了串联谐振DC/DC变换器的小信号等效电路模型。通过仿真得到了频率特性曲线,分析了电路主要参数,包括输入电压、品质因数、占空比和开关频率对系统频率特性的影响。然后搭建了实际电路,利用频率特性分析仪测量了基于移相控制的串联谐振变换器的频率特性,实验结果与仿真结果具有良好的一致性,说明应用扩展描述函数法可较为准确地对谐振变换器建模。

关键词：串联谐振变换器扩展描述函数法小信号等效电路

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基于扩展描述函数法的LLC谐振变换器建模

基于扩展描述函数法的LLC谐振变换器建模

作者：战丽娜青岛大学

学位级别：硕士

电力电子技术的发展带动了开关电源的发展,传统的PWM变换器硬开关模式已满足不了人们对电源体积小、重量轻、EMI噪声小、高效率高、功率密度高等的要求。软开关技术就是为了解决这个问题而出现的。常见的软开关变换器有：谐振型变换器... 详细信息

电力电子技术的发展带动了开关电源的发展,传统的PWM变换器硬开关模式已满足不了人们对电源体积小、重量轻、EMI噪声小、高效率高、功率密度高等的要求。软开关技术就是为了解决这个问题而出现的。常见的软开关变换器有：谐振型变换器、多谐振变换器、准谐振变换器和软开关PWM变换器。作为多谐振变换器的一种,LLC谐振变换器具有输入电压和负载变化范围大、变换器原边和副边开关管都易实现软开关、电压应力小等优点得到了广泛应用。但其小信号建模技术并不成熟,广义平均法只能建立分段线性平均模型,无法建立一个系统完整模型;J. Groves的方法,模型数学推导比较复杂,大量的仿真比较耗时。本文结合前人的研究方法,利用扩展描述法对LLC谐振变换器建立了小信号模型。主要的工作内容如下：1)对所研究的一款LLC谐振变换器拓扑的工作状态进行分析,在假设条件下给出了LLC谐振变换器的等效电路模型;2)根据等效电路列出了LLC谐振变换器的状态方程,运用扩展描述函数法得到了LLC谐振变换器小信号模型和小信号等效电路。3)建模过程中得出了LLC谐振变换器的稳态解及其直流电压增益特性;4)借助PSpice仿真软件得到该变换器在不同开关频率和不同电路参数下的输出变量对控制变量的频率特性曲线,并分析了开关频率、输入电压、占空比、品质因数等主要参数对频率特性的影响;5)设计了一台基于仿真分析优化的电路参数的电源样机,并进行了实验分析。

关键词：软开关技术 LLC谐振变换器扩展描述函数法小信号模型

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LLC谐振变换器的扩展描述函数法建模

系统仿真技术 2014年第3期10卷 211-216页

作者：战丽娜王春芳马超青岛大学自动化工程学院山东青岛266071

给出了LLC谐振变换器的等效电路,基于扩展描述函数法建立了该等效电路的小信号模型、得到了LLC变换器的稳态解及其直流电压增益特性。借助PSpice仿真软件得到了该变换器在不同开关频率和不同电路参数下输出变量对控制变量的频率特性曲... 详细信息

给出了LLC谐振变换器的等效电路,基于扩展描述函数法建立了该等效电路的小信号模型、得到了LLC变换器的稳态解及其直流电压增益特性。借助PSpice仿真软件得到了该变换器在不同开关频率和不同电路参数下输出变量对控制变量的频率特性曲线。分析了开关频率、输入电压、占空比、品质因数和负载等主要参数对频率特性的影响。所作的工作对变换器参数的优化设计、闭环控制及动态性能设计具有指导意义。

关键词： LLC谐振变换器扩展描述函数法小信号建模

基于扩展描述函数法的双向全桥LLC变换器建模

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高教学刊 2015年第1期1卷 93-95,98页

作者：周重阳邓欢张亚菲王颖中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083

文章采用扩展描述函数法对双向全桥LLC谐振变换器进行数学建模,建立了其小信号线性动态模型。并在此基础上完成了补偿网络的设计。最后利用Matlab软件对闭环网络进行仿真分析,实验结果显示通过该数学模型设计的闭环控制系统具有良好的... 详细信息

文章采用扩展描述函数法对双向全桥LLC谐振变换器进行数学建模,建立了其小信号线性动态模型。并在此基础上完成了补偿网络的设计。最后利用Matlab软件对闭环网络进行仿真分析,实验结果显示通过该数学模型设计的闭环控制系统具有良好的动态及稳态性能,证明了通过扩展描述函数法可较为准确的对双向全桥LLC谐振变换器进行数学建模分析。

关键词：双向全桥LLC 扩展描述函数法小信号模型补偿网络

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电动汽车车载电源LLC谐振变换器滑模控制

电机与控制学报 2020年第3期24卷 131-137页

作者：刘宇博王旭东哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080

为了增强电动汽车车载电源对负载扰动的鲁棒性,有效抑制系统输出电压的过冲,将一种改进的滑模控制策略应用于电动汽车车载电源控制系统中。为减少系统开关损耗,提高系统效率,车载电源采用LLC谐振变换器拓扑结构。利用扩展描述函数法建立... 详细信息

为了增强电动汽车车载电源对负载扰动的鲁棒性,有效抑制系统输出电压的过冲,将一种改进的滑模控制策略应用于电动汽车车载电源控制系统中。为减少系统开关损耗,提高系统效率,车载电源采用LLC谐振变换器拓扑结构。利用扩展描述函数法建立LLC谐振变换器的非线性模型,并在此基础上设计滑模控制方法。选取全局积分滑模面,通过动态的非线性滑模面,设计了整个运动过程中的滑动模态运动,显著地改善了对负载扰动的动态响应。通过仿真和实验证明了所提出的滑模控制策略有效解决了传统PI控制器在负载扰动较大情况下输出电压过冲过大的问题,提高了电动汽车车载电源控制系统动态品质。

关键词： LLC谐振变换器扩展描述函数法滑模控制全局积分滑模面车载电源

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CLLLC谐振电路模型改进方法研究

中国电机工程学报 2023年第13期43卷 5105-5115页

作者：詹昕明何震杭丽君何远彬曾平良王坚杭州电子科技大学圣光机联合学院浙江省杭州市310018 杭州电子科技大学自动化学院浙江省杭州市310018

CLLLC谐振变换器能实现功率双向流动以及全局软开关而广泛应用于电动汽车充电和直流微电网中。文中对CLLLC电路的小信号建模方法和静态建模方法分别进行改进。谐振型变换器,由于其状态变量含高频的开关分量且开关周期平均值为0,因此,无... 详细信息

CLLLC谐振变换器能实现功率双向流动以及全局软开关而广泛应用于电动汽车充电和直流微电网中。文中对CLLLC电路的小信号建模方法和静态建模方法分别进行改进。谐振型变换器,由于其状态变量含高频的开关分量且开关周期平均值为0,因此,无法满足传统状态空间平均法中小纹波假设的条件。对传统扩展描述函数法进行改进,通过正弦和余弦分量的叠加来表示对应的状态变量,并对各状态变量取各模态的加权平均值,建立CLLLC电路的小信号模型。在开关频率小于谐振频率段内,为简化建模中对状态量稳态值的求解计算过程且同时保持高精度,提出一种状态变量优化计算方法,即在等效输出负载中包含开关频率和谐振频率信息,在此基础上对输出电压波形进行简化近似,得到更准确的输出等效负载。该方法可得到与基波近似(fundamental harmonic approximation,FHA)法相同的简化结构,解决了其工作在欠谐振时状态量求解精度低的问题。此外,该模型还可用于电路参数设计,以提高谐振腔参数设计的精度。最后,通过仿真和实验对所提模型进行对比和验证。

关键词： CLLLC谐振电路优化基波近似模型扩展描述函数法小信号模型

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医用X线机高压直流电源系统设计

医用X线机高压直流电源系统设计

作者：李前丰南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着医学影像诊断技术的发展,医用X线机中的高压直流电源受到了广泛关注。此高压直流电源除了高可靠性、高效率和小体积的要求,还应具有低纹波,较快的动态响应和在大的负载范围内电压稳定的特点。高压电源中存在一个大升压比的高压变压... 详细信息

随着医学影像诊断技术的发展,医用X线机中的高压直流电源受到了广泛关注。此高压直流电源除了高可靠性、高效率和小体积的要求,还应具有低纹波,较快的动态响应和在大的负载范围内电压稳定的特点。高压电源中存在一个大升压比的高压变压器,它的漏感和寄生电容不可忽略,采用传统的PWM变换器会造成很大的电压尖峰和引入较大环流。LCC谐振变换器相对于串联谐振变换器和并联谐振变换器,包含三个谐振元件,具有更优异的电路性能,同时高压变压器的寄生参数可以在LCC谐振变换器中得到充分利用,因此本文选用LCC谐振变换器作为高压直流电源的主电路拓扑。本文详细分析了LCC谐振变换器的工作原理,采用基波分量分析法建立了变换器的交流等效模型。基于交流等效模型,绘制出电压增益特性曲线,分析了变换器的工作特性,给出一种变频控制方案,能够使得变换器的开关管在全负载范围内实现ZVS开通。在稳态分析的基础上,采用扩展描述函数法建立了变换器的小信号模型,并通过仿真验证了该模型的准确性。另外,推导出输出电压对开关频率的传递函数,并根据该传递函数对PID调节器进行了优化设计,使高压电源具有良好的动态性能。针对医用X线机高压直流电源高电压小电流的特点,采用正负双向12倍压整流电路,降低了高压变压器的升压比和副边电压,从而减小了高压变压器的设计难度,提高了高压电源的可靠性。并且,通过建立高压直流电源中LCC谐振变换器的损耗模型,得到高压直流电源的损耗分布,为系统效率优化设计提供了依据。最后,依据设计指标,搭建了一台数字控制的原理样机,介绍了硬件和软件的设计,并以此样机为平台进行了实验,实验结果与理论和仿真分析相吻合,有效地验证了分析的正确性。

关键词：高压直流电源 LCC谐振变换器倍压整流电路扩展描述函数法

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融合电磁场分析的LLC谐振变换器研究

融合电磁场分析的LLC谐振变换器研究

作者：牛冰月北方工业大学

学位级别：硕士

随着电源技术的快速发展,开关电源由于其小型化、高效化的独特优势成为了多领域供电系统的主力军。尤其是其中的LLC谐振变换器,由于其能够在较宽输入电压变化范围内实现软开关技术,减少开关损耗,提高电源效率,因此成为了研究热点。随着... 详细信息

随着电源技术的快速发展,开关电源由于其小型化、高效化的独特优势成为了多领域供电系统的主力军。尤其是其中的LLC谐振变换器,由于其能够在较宽输入电压变化范围内实现软开关技术,减少开关损耗,提高电源效率,因此成为了研究热点。随着对功率密度及效率的要求逐渐增加,开关频率也随之提高。与此同时,变压器作为谐振变换器中的关键元件,其漏感以及分布电容对电源的影响也随之增加,不可忽视,因此对于高频变压器的分布参数的研究是必要的。本文利用有限元分析软件对变压器进行建模,利用涡流场求解器以及交流传导求解器对变压器进行仿真求解,分析了变压器在高频激励下的磁场强度分布以及电流分布,可以看到随着频率的增加,集肤效应与邻近效应对绕组中电流及磁场影响逐渐增大。利用其中的矩阵求解模块计算变压器漏感以及分布电容,并结合理论分析与能量计算法得到了变压器的磁场强度分布与静电场能量分布计算公式,进而计算出相应结构下漏感与分布电容。将两种方法所得数据进行对比分析,验证仿真分析的可靠性。介绍LLC谐振变换器的工作原理,并结合工作波形对其在各个频率范围内的工作过程进行分析。利用基波等效法建立了LLC谐振变换器的等效电路模型,对其稳态特性进行了分析,按照给定设计规格介绍了谐振变换器各参数设计计算方法。将谐振变换器与传统PWM电路进行对比,结合其运行特性,选择扩展描述函数法对其建立频域小信号模型,推导出相应的传递函数,同时结合仿真软件添加小信号频率扰动得到相应的波特图,对利用扩展描述函数方法所建模型进行验证。结合仿真,验证谐振变换器变频控制策略的可行性,并根据得到的小信号模型以及系统稳定性要求设计相应补偿器,通过仿真验证实现变换器的反馈动态调节,最后搭建实验样机进行验证。

关键词： LLC谐振变换器高频变压器扩展描述函数法控制器

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双输出LLC谐振变换器研究

双输出LLC谐振变换器研究

作者：邹正祥西南民族大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的发展和创新,高频率、高效率、高功率密度以及多电压输出成为了开关变换器的主要发展趋势。双输出LLC谐振变换器因其优异的软开关性能和小体积等优点,满足开关变换器的发展需求,在航天航空、便携电子设备、新能源汽车... 详细信息

随着电力电子技术的发展和创新,高频率、高效率、高功率密度以及多电压输出成为了开关变换器的主要发展趋势。双输出LLC谐振变换器因其优异的软开关性能和小体积等优点,满足开关变换器的发展需求,在航天航空、便携电子设备、新能源汽车等领域得到了广泛应用。本文以双输出LLC谐振变换器为研究对象,介绍双输出LLC谐振变换器的拓扑结构和工作原理。采用基波分析法,建立双输出LLC谐振变换器的稳态模型,推导两条输出支路的直流电压增益,并进行稳态特性分析。基于扩展描述函数法,建立双输出LLC谐振变换器的小信号模型,推导两条输出支路的控制-输出传递函数,在此基础上,设计电压型控制双输出LLC谐振变换器的控制电路参数。为提高双输出LLC谐振变换器的负载瞬态响应速度,提出三频率控制双输出LLC谐振变换器。分析三频率控制双输出LLC谐振变换器的工作原理,设计其主电路参数和控制电路参数。搭建三频率控制双输出LLC谐振变换器的仿真模型,其仿真结果与电压型控制双输出LLC谐振变换器进行对比分析,研究结果表明:相比于电压型控制双输出LLC谐振变换器,三频率控制双输出LLC谐振变换器具有更快的负载瞬态响应速度。最后,搭建一台300W的电压型控制双输出LLC谐振变换器实验样机,通过实验结果验证理论分析的正确性。

关键词：双输出LLC谐振变换器基波分析法扩展描述函数法三频率控制传递函数