单级交错并联Boost-LLCAC-DC变换器混合控制策略研究与优化设计

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1、国内图书分类号：TM46密级：公开国际图书分类号：621.3西南交通大学研究生学位论文单级交错并联Boost-LLCAC-DC变换器混合控制策略研究与优化设计年级二○一五级姓名易俊宏申请学位级别工学硕士专业电气工程指导老师马红波副教授二○一八年四月ClassifiedIndex:TM46U.D.C:621.3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONPFM/PWMHYBRIDCONTROLSTRATEGYANDOPTIMIZEDDESIGNFORINTERLEAVE

2、DSINGLE-STAGEBOOST-LLCAC-DCCONVERTERGrade:2015Candidate:JunhongYiAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:ElectricalEngineeringSupervisor:AssociateProf.HongboMaApril,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

3、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。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）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)论文以单级交错并联Boost-LLCAC-DC变换器为研究对象，阐述了该变换器在PFM和PWM调制下的工作模态，并对组成该变换器的BoostPFC和LLC谐振单元的基本特性进行了分析，给出了变换器原边主开关管实现软

4、开关的原因和约束条件。(2)针对传统PFM控制存在的问题，提出了基于输出电压反馈、Bus电压比例前馈及双补偿环路的PFM/PWM混合控制策略。详细介绍了三种控制策略的基本原理，并基于数字控制，给出了控制策略具体的实现算法。(3)为兼顾较高的功率因数和合理的Bus电压，基于BoostPFC单元和LLC谐振单元功率平衡的原则，结合不同的控制策略对变换器的功率级参数进行了优化设计，并给出了详细的推导和计算过程。(4)在实验室构建了一台全球输入电压范围、300W的单级交错并联Boost-LLCAC-DC变换器实验平台，对论文研究的三种

5、控制策略及对应的优化参数结果，分别进行了实验验证。实验结果证明了控制策略与优化设计的可行性和合理性。最后，总结、比较了三种控制策略的优缺点，并提出了下一步改进的思路。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页摘要为有效抑制电力电子装置带来的谐波污染及解决能源短缺

6、的危机，高功率因数、高效率、高功率密度AC-DC变换器正成为学术界研究热点。相较于传统BoostPFC级联LLC谐振变换器的两级式AC-DC变换器方案，传统单级Boost-LLCAC-DC变换器通过共用BoostPFC与半桥LLC谐振单元的开关管实现单级集成，具有成本低、控制简单、效率高等优点，特别适合于低功率场合。与传统单级Boost-LLCAC-DC变换器相比，单级交错并联Boost-LLCAC-DC变换器凭借其输入侧交错并联结构，降低了输入电流纹波，提高了单级变换器的功率等级。然而，若采用传统PFM控制，其和传统单级Bo

7、ost-LLCAC-DC变换器一样，存在如下问题：1)全球输入电压范围(85-265Vac)下Bus电压过高，因此通常仅被应用于85-135Vac的输入电压下；2)超宽的Bus电压范围，致使LLC谐振单元参数设计困难。为此，本学位论文以实现单级交错并联Boost-LLCAC-DC变换器在全球输入电压下可靠高效运行为目标，从调制、控制及功率级参数优化设计入手，对该变换器进行深入研究和讨论，提出了基于输出电压反馈、Bus电压比例前馈和双补偿环路的三种PFM/PWM混合控制策略，并给出相应控制下的参数优化设计流程。论文首先阐述了该变

8、换器在PFM和PWM调制下的工作模态，并对组成该变换器的BoostPFC和LLC谐振单元的基本特性进行了分析，给出了变换器原边主开关管能实现软开关的约束条件。接着详细介绍了三种控制策略的基本原理，并基于数字控制，给出了控制策略具体的实现算法及设计考虑。为兼顾较高的功率因数和合