LLC諧振變換器的運(yùn)行動(dòng)態(tài)分析與優(yōu)化.pdf

1、隨著通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)以及消費(fèi)電子的發(fā)展，更高效率、更小體積的電源系統(tǒng)成為了用戶的廣泛需求。LLC諧振變換器能夠?qū)崿F(xiàn)主開關(guān)管零電壓導(dǎo)通，效率高、功率密度大并且工作范圍寬，受到廣泛研究和應(yīng)用。
　　然而，不同于傳統(tǒng)PWM變換器，LLC諧振變換器的動(dòng)態(tài)特性十分復(fù)雜，給其動(dòng)態(tài)的分析和控制帶來了一些難題。LLC諧振變換器的諧振頻率接近于開關(guān)頻率，且其工作特性隨開關(guān)頻率和負(fù)載變化而變化，具有很強(qiáng)的非線性，因此難以應(yīng)用傳統(tǒng)線性分析方法分析其動(dòng)態(tài)

2、特性。LLC諧振變換器的諧振腔動(dòng)態(tài)非?？?，但輸出動(dòng)態(tài)相對緩慢，因這種動(dòng)態(tài)差異，以至于在一些快速變化的動(dòng)態(tài)過程中，如啟動(dòng)過程、負(fù)載突變過程等，諧振腔內(nèi)容易出現(xiàn)很大的電流應(yīng)力，威脅系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
　　為了準(zhǔn)確分析 LLC諧振變換器的動(dòng)態(tài)過程，本文首先詳細(xì)分析了其在不同工作頻率下的開關(guān)模態(tài)，并從中總結(jié)出了9種不同的模態(tài)，分析了模態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件，建立了LLC諧振變換器的數(shù)值模型，該模型可精確描述開關(guān)周期內(nèi)諧振變量的變化過程，可用于分析

3、LLC諧振變換器的快速動(dòng)態(tài)過程。
　　應(yīng)用數(shù)值模型，分析和優(yōu)化了LLC諧振變換器的啟動(dòng)動(dòng)態(tài)。本文在LLC諧振變換器的數(shù)值模型基礎(chǔ)上，建立了降頻啟動(dòng)方法的數(shù)值模型，應(yīng)用該模型，得出了啟動(dòng)頻率與初始電流沖擊的關(guān)系曲線，通過該曲線可選擇合適的啟動(dòng)頻率。為了降低啟動(dòng)頻率，本文提出了一種調(diào)寬啟動(dòng)策略，并基于數(shù)值模型分析了啟動(dòng)初始電流沖擊與啟動(dòng)初始占空比的關(guān)系，采用該策略可直接在諧振頻率處啟動(dòng)。為了將啟動(dòng)過程中的諧振電流峰值抑制在限定的范圍內(nèi)

4、，本文根據(jù)限流值得出了占空比與輸出電壓的關(guān)系，優(yōu)化了調(diào)寬啟動(dòng)過程。
　　為了分析 LLC諧振變換器的動(dòng)態(tài)性能，本文基于數(shù)值算法建立了其小信號時(shí)域分析模型，分析了開關(guān)頻率以及輸出參數(shù)對變換器小信號特性的影響。根據(jù)分析結(jié)果，給出了單電壓環(huán)控制策略中控制參數(shù)的設(shè)計(jì)原則。在負(fù)載突變工況中，為了加快輸出動(dòng)態(tài)，必須加大單電壓環(huán)控制帶寬，但同時(shí)會(huì)引起諧振電流的較大超調(diào)，為了解決這一矛盾，本文提出一種峰值電流控制策略，通過增加諧振電流峰值限流內(nèi)環(huán)