宽ZVS范围LCC谐振变换器研究

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1、国内图书分类号：TM46密级：公开国际图书分类号：621.314西南交通大学研究生学位论文宽ZVS范围LCC谐振变换器研究年级二〇一五级姓名林磊明申请学位级别工学硕士专业电气工程指导老师许建平教授二〇一八年四月ClassifiedIndex:TM46U.D.C:621.314SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONLCCRESONANTCONVERTERWITHWIDEZVSRANGEGrade:2015Candidate:LeimingLinAcademicDegreeAppliedfor:Ma

2、sterSpeciality:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.JianpingXuApril,2018西南交通大学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，同意学校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。本人授权西南交通大学可以将本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、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1.以定频LCC谐振变换器为研究对象，详细

3、分析了变换器的工作原理，包括工作模态、软开关条件和稳态谐振电流，得出定频LCC谐振变换器参数设计时需要折衷考虑软开关范围和谐振电流的结论。分析了定频LCC谐振变换器ZVS范围窄的原因，总结了拓宽定频LCC谐振变换器ZVS范围的拓扑结构和控制策略。2.针对定频LCC谐振变换器ZVS范围窄的问题，提出了在两个逆变桥臂中点增加电感和电容串联构成的辅助网络以拓宽ZVS范围。详细分析了基于辅助网络的定频LCC谐振变换器的工作原理，给出了变换器详细的参数设计方案，不仅可以使变换器在宽范围内实现ZVS，而且优化了谐振电流。最后，通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。3.提出一种非

4、对称混合调制Buck-Boost半桥LCC谐振变换器，在电路结构方面，通过共用开关管，将Buck-Boost变换器和半桥LCC谐振变换器集成为一个单级变换器，避免了传统两级式变换器元器件数目多、体积大的问题，同时降低了导通损耗，提升了变换器效率；在调制方法方面，采用了非对称混合调制技术，开关频率与占空比成比例关系，可以使变换器实现宽ZVS范围，进一步提升变换器效率。详细分析了非对称混合调制Buck-Boost半桥LCC谐振变换器的集成过程和工作原理。研究了非对称混合调制的实现方案，以及变换器的稳态模型，最后对变换器进行了参数设计。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在

5、导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，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，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要近年来，开关电源的效率和功率密度越来越受到业界的重视。通过提高开关频率可有效减小变换器磁性元件的体积，然而，对于传统PWM变换器，开关损耗随开关频率的提升迅速增大。DC-DC谐振变换器因具有良好的软开关优势而得到广泛应用，其中LCC谐振变换器结合了串联谐振变换器和并联谐振变换器的优点，有较好

6、的负载调整特性，轻载环流损耗小，因此被选作本文的研究对象。变频LCC谐振变换器的开关频率变化范围较宽，不利于磁性元件的设计；定频LCC谐振变换器磁性元件容易设计，但是开关管容易失去ZVS条件。本文主要分析了定频LCC谐振变换器的工作模态、软开关条件和稳态谐振电流，得出参数设计时需要折衷考虑ZVS范围和谐振电流的结论。分析了定频LCC谐振变换器ZVS范围窄的原因，总结了从拓扑结构和控制策略两方面拓宽LCC谐振变换器ZVS范围的方法。针对定频LCC谐振变换器ZVS范围窄的问题，提出了在两个逆变桥臂中点增加电感和电容串联构成的辅助网络以拓宽变换器ZVS范围。本文详细分析了

7、基于辅助网络的定频LCC谐振变换器的工作原理，包括工作模态、稳态模型、软开关条件和谐振电流。给出了变换器详细的参数设计方案，不仅实现变换器的宽范围ZVS，而且优化了谐振电流，提升了变换器效率。另外，本文提出了一种非对称混合调制Buck-Boost半桥LCC谐振变换器，通过共用开关管，将Buck-Boost变换器和半桥LCC谐振变换器集成为一个单级变换器，避免了传统两级式变换器元器件数目多、体积大的问题，同时降低了导通损耗，提升了变换器效率；采用了非对称混合调制技术，开关频率与占空比成比例关系，可以使变换器实现宽ZVS范围，进一步提升变换器效率。详细分析了非对称混