再论llc串联谐振变流器的设计在论llc串联谐振变流器的设计

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1、再论LLC串联谐振变流器的设计在《论LLC串联谐振变流器的设计》、《论LLC串联谐振变流器的设计（2）》、《论LLC串联谐振变流器的设计（3）》、《论LLC串联谐振变流器的能量转换》中，笔者通过严谨的“串联谐振槽路阻抗”复数推导，论述了LLC串联谐振电路只有一组共轭的谐振频率。文章在电源网上发表后并未引起网友的关注，笔者也在反思自己的观点是否正确，同时继续进行研究。经过一段时间的研究，可以通过另一条途径来证明，现叙述如下。在LLC电路中，有两个L，其中一个是谐振电感Lr，另一个是负载，这个负载是变压器应该用T代表，但是这个实际的T被简化为一个励磁电感Lm并联一个理想变压器iT

2、的模型，因此这个电路应叫LLTC电路。通过反复研究这个模型，反复阅读各种书籍资料，终于在李翰荪编著的《简明电路分析基础》中的理想变压器一节中看到这样一句：“理想变压器是一种电阻元件”。就这一句话令人毛塞顿开，励磁电感Lm和“理想变压器——电阻元件”并联模型串入LRC电路，Lm实际上是被理想变压器这个“电阻”旁路掉了。所以，LLC串联谐振电路本质上还是LRC电路，它的谐振频率还是由谐振电容Cr和谐振电感Lr决定,Lm并不影响电路的谐振频率。证明了LLC电路本质上还是LRC电路，那么它的设计就仍回到LRC电路的设计上了。LRC电路的设计比较麻烦，但是LRC电路将直流电变成了交流电

3、，因此就有人提出了LLC电路的交流分析法，用交流分析法对LLC电路进行分析和计算，我认为方法不错。用交流分析法无需求解复杂的常系数微分方程，只需计算出谐振槽路的阻抗就可以计算出其他的参数。但问题是谐振槽路的输入电压如何确定？目前见到的设计资料都说Lm影响了LLC电路的谐振，在此基础上进行的研究得出的结论：“LLC电路的电压增益等于1”，就用电源电压转化为交流电压以作为施加到谐振槽路的激励。谐振电路中谐振电压并不是电源电压是众所周知的，谐振电压由谐振槽路的品质因数Q决定，因此这种方法是不对的。下面给出一个“半桥型串联谐振变流器”的仿真研究作参考。半桥型串联谐振变流器电路拓扑结构

4、如下：开关元件：IGBT，谐振电容C=44nF，谐振电感L=14.4μH，电阻R=1Ω，储能滤波电容C=470μF，供电电压V=20V。一、工作频率等于谐振频率计算谐振周期T=5μs，频率f=200KHz；程序运行周期5μs，脉冲宽度2.5μs，程序只能运行12μs，超过就失败。Pspice程序的参数设置牵涉的因素比较多，设置不当就会导致程序运行不下去，要想达到最终的设计目的有一定难度。下面对程序运行的结果进行解读。电压曲线：绿色——Z1，蓝色——L1,红色——C1。电容电压：时刻开关状态谐振电容电压透过谐振电容电压对物理现象解释μsV0Z1导通，Z2关断0V跳变到+20V电

5、容起始电压为零，V1导通使电源电压加到电容上，经过1/4谐振周期电容电压充到电源电压，谐振电流达到峰值，因电源电压与电容电压相等，压差为零，电源停止供电，谐振电路换向，在感生电压作用下，电感电流继续流动经过电源向电容充电，电感电流释放到零时电容充电至约2倍电源电压；2.5Z1关断，Z2导通-18V跳变到-36VZ1在零电流，反向电压约等于电源电压时关断，Z2导通，充有约2倍电源电压的电容经Z2向电感放电，经1/4周期电容放完电，谐振电流达到峰值，谐振电路换向，电感向电容的反向充电，电感电流释放到零时电容充电至约2倍电源电压（约32V）；5Z1导通，Z2关断+32V跳变到+51

6、VZ2关断Z1导通，反向充有的电容电压约32V和电源电压叠加约51V，向电感供电，经1/4周期，电容正向充到电源电压，压差为零电源停止供电，谐振电路换向，电感放电向电容继续充电，电感放完电电容充电至约3倍多的65V7.5Z1关断，Z2导通-46V跳变到-65VZ1在零电流，反向电压约等于65V时关断，Z2导通，充有约3倍多电源电压的电容经Z2向电感放电，经1/4周期电容放完电，谐振电流达到峰值，谐振电路换向，电感向电容的反向充电，电感电流释放到零时电容充电至约3倍电源电压（约58V）；10Z1导通，Z2关断+58V跳变到+76VZ2关断Z1导通，反向充有的电容电压约58V和电

7、源电压叠加约76V，向电感供电，经1/4周期，电容正向充到电源电压，压差为零电源停止供电，谐振电路换向，电感放电向电容继续充电，电感放完电电容充电至约4倍多；谐振电流时刻开关状态谐振电容电压谐振电流μsVA0Z1导通，Z2关断0V跳变到+20V谐振电流达到峰值约1A，2.5Z1关断，Z2导通-18V跳变到-36V谐振电流达到峰值约1.8A，5Z1导通，Z2关断+32V跳变到+51V谐振电流达到峰值约2.7A7.5Z1关断，Z2导通-46V跳变到-65V谐振电流达到峰值约3.4A10Z1导通，Z2关断+5