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1、LLC谐振全桥变换器在交流传动电力机车充电机中的应用 2009年1月25日第26卷第1期TelecomPowerTechnologyJan.25,2009,Vol.26No.1文章编号:1009-3664(2009)01-0001-05研制开发黄志武,唐明明(中南大学,湖南长沙410075) 摘要:用于交流传动电力机车的大功率蓄电池充电机的工作效率要求在90%以上,采用硬开关技术的开关电源难以达到要求。文章将LLC谐振全桥变换器应用到交流传动电力机车充电机中,分析了该变换器的工作原理,提出了一套完整的谐振参数设计
2、方法,并结合SG2525调频控制技术,设计了一款容量为3.5kW的LLC谐振全桥变换器。实验证明该变换器工作稳定,在全输入和全负载范围内都实现了开关管的ZVS,保证电路在高频下的高效运行,达到了交流传动电力机车充电机的要求。关键词:充电机;LLC谐振全桥变换器;SG2525;调频控制;ZVS中图分类号:TM219,TM17文献标识码:AApplicationofLLCFull-BridgeResonantConverterinBatteryChargerofACDrivingElectricLocomotiveHU
3、ANGZhi-wu,TANGMing-ming(CentralSouthernUniversity,Changsha410075,China)Abstract:TheworkefficiencyoflargecapacitybatterychargerusedbyACdrivingelectriclocomotiveisrequiredformorethan90percents.Itisdifficulttosatisfythisrequirementbyusinghard-switchingtechnique.I
4、nthispaper,theLLCfull-bridgeresonantconverterisappliedtobatterycharger.Theworkingtheoryofthisconverterisanalysedandamethodofdesigningresonantparame-terisproposed.CombinedwithPFMtechniqueofSG2525,aLLCfull-bridgeresonantconverterwithcapacityof3.5kWisde-signed.Ex
5、perimentresultsshowthatthisconverterworksstably.ItcanrealizeZVSinfullinputandloadrange,ensurehigheffi-ciencyofthecircuitathighfrequencyandachievetherequirementofbatterycharger.Keywords:batterycharger;LLCfull-bridgeresonantconverter;SG2525;PFM;ZVS0 引 言电源系统是电力机车
6、不可缺少的重要设备,它的性能将影响整个机车的运行质量。随着交流传动技术的发展,我国已开始进入交流传动电力机车的时代,而交流传动电力机车对所用的大功率蓄电池充电机的工作效率要求达到90%以上,这是采用硬开关技术的开关电源难以达到的。目前比较成熟的软开关技术如移相全桥、不对称半桥等,它们也很难真正的做到所有开关器件(包括开关管和二极管)的软开关,且随着开关频率升高电路的损耗不断增加,因此需要采用更高转换效率的电路结构。LLC谐振全桥变换器是一种新型的谐振变换器,具有拓扑结构简单,功率密度高,初级开关管可实现ZVS,且关
7、断电流小,次级整流二极管可实现ZCS,变换效率高,可高频化等特点。由于该类变换器参数多,如何选择谐振参数是设计的关键。目前,针对LLC谐振变换器还没有简单的设计方法,大都采用试错法,通过不断的调试和修改来获得合适的参数。文献[2]在收稿日期:2008-09-05作者简介:黄志武(1966-),男,教授,主要研究方向为故障诊断,智能控制,电力机车传动与控制。时域内推导了参数选择的参考公式,加入了限制条件,利用图解法指明参数优化方向,结合调试获得设计参数,但针对不同要求设置的限制条件不尽相同。文献[3]在频域内分析了L
8、LC谐振半桥变换器的一些特性,推导出了一些有价值的参考公式,确定了参数的大致范围,对该类变换器的调试工作有很大的指导意义,但没有给出特性参数明确的求解公式,而且LLC谐振全桥变换器与LLC谐振半桥变换器的设计方法并不完全相同。本文针对现有设计方法谐振参数选择困难、设计和调试复杂耗时的缺点,结合LLC谐振全桥变换器电路特性,以及文献[2]和[3]在频域和时域方
