交错并联LLC-DCX均流技术研究

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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西南交通大学硕士研究生学位论文交错并联LLC-DCX均流技术研究年级二〇一五级姓名杨洁申请学位级别工程硕士专业电气工程指导教师马红波副教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:TM46U.D.C:621.314SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisCurrent-SharingControlTechnologyforInterleavedLLC-DCXGrade:2015Candidate:JieYangAcade

2、micDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:ElectricalEngineeringSupervisor:AssociateProf.HongboMaMay,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

3、本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：一、以交错并联LLC-DCX(DCTransformer)为研究对象，分析了影响交错并联LLC-DCX均流效果的关键因素，讨论了谐振元件参数差异对均流的影响。通过理论分析和仿真证明：谐振元件参数差异会影响并联的变换器电压增益的大小，从而导致输出电流分配不均。二、针对交错并联半桥LLC-DCX的不均流问题，提出基于双向开关管(Bidirectional-Switch)的输出结构，以及基于双向开关管的PWM均流控制策略。该策略通过调节副边开关管的占空比，使得两路直流电压增益相等，从而实现两路LLC-

4、DCX的输出均流；讨论了双向开关管的控制策略，通过仿真分析了占空比与电压增益的关系，重点分析了基于双向开关管的PWM均流控制策略的原理。实验结果表明：1)研究的均流控制策略，能够将不均流度由原来的≥20%(谐振电感、谐振电容和激磁电感同时增大10%的条件下)降低至≤5%；2)在200~400V输入范围内，原边开关管均能实现ZVS，证明了均流控制策略的正确性和合理性。三、针对交错并联全桥LLC-DCX的不均流问题，引入移相角变量，推导了移相角与电压增益的关系式并进行分析，引入了移相均流控制策略。在详细介绍变换器移相均流控制策略工作原理的基

5、础上，实验室构建了两台200W的原理样机交错并联实验平台。实验结果表明：1)谐振元件参数相对较大的一路变换器，输出电流较大，验证了不均流原因分析的正确性；2)研究的移相均流控制策略，可以将两台样机的不均流度由≥10%(谐振电感、谐振电容和激磁电感分别增加或减小10%的条件下)降至≤5%，具有较好的均流效果。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在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

6、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页摘要高效率、高频化、高功率密度是DC/DC变换器的主要发展趋势。由于其本质的软开关特性，相较于传统的PWM型变换器，谐振变换器具有开关损耗小、效率高的优点。相较于其他谐振变换器，LLC谐振变换器具有在全负载范围内实现原边开关管的零电压开通(ZeroVoltageSwitching,ZVS)和副边整流二极管的零电流关断(ZeroCurrentSwitching,ZCS)，结构简单，易于磁集成等优点，得到了广泛关注和应用。LLC-DCX(DCTransformer

7、)工作于谐振频率点，不存在稳压控制环路，具有转换效率和功率密度高的特点。然而，单路LLC谐振变换器(包括LLC-DCX)的输出电流纹波较大，需要多个输出滤波电容并联，不适用于高功率密度或大功率场合。相较于传统单电源模块供电方式，并联供电方式可在实现大容量输出的同时保证高效率。借鉴该运行模式，将两路LLC-DCX组成交错并联结构，不但可以扩展功率容量，减小输出电流纹波，而且可以提高功率密度。然而，由于模块间的元器件参数的不一致性(特别是谐振元件)，参数差异会导致输出电流不能平均分配，反而降低了变换器的可靠性。因此，均流技术成为保证交错并联

8、LLC-DCX可靠运行的关键技术之一。为此，本论文以交错并联LLC-DCX为研究对象，研究分别适用于半桥和全桥拓扑的均流控制策略。首先从不均流原因分析出发，以交错并联LLC-DCX为研究对象，详细分析了谐振