智能照明用宽电压范围输出llc谐振变换器的研究

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1、分类号：ＴＭ４６１单位代码１０７２０：密级：公开学号：１５０８５２０７０２ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ硕士学位论文智能照明用宽电压范围输出ＬＬＣ谐振变换器的研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＬＬＣＲｅｓｏｎａｎｔＣｏｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈＷｉｄｅＶｏｌｔａｇｅＲａｎｇｅＯｕｔｐｕｔｆｏｒＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＬｉｇｈｔｉｎｇ论文作者：吕海立指导教师、职称：张鹏超副教授校外指导教师：杨益民专业学位类别：工程专业

2、领域名称：电气工程二○一八年六月分类号：TM461单位代码：10720密级：公开学号：1508520702硕士学位论文智能照明用宽电压范围输出LLC谐振变换器的研究ResearchonLLCResonantConverterwithWideVoltageRangeOutputforIntelligentLighting论文作者：吕海立指导教师、职称：张鹏超副教授校外指导教师：杨益民专业学位类别：工程专业领域名称：电气工程二○一八年六月摘要为适应节能环保和城市建设需要，智能照明和绿色照明随之脱颖而出

3、，并得到国家政策扶持。LED驱动电源作为智能照明系统中核心部件备受业界关注，因此开发具有高效率、宽电压输出和可扩容等特点的LED驱动电源对照明产业健康发展、智慧城市建设和推进能源消费革命具有重要意义。本文研究了智能照明系统中AC/DC高效宽电压输出变换器。LLC谐振变换器因效率高，结构简单，易于实现，软开关特性优异和副边整流管ZCS等特性，非常适合作为智能照明系统中AC/DC高效变换器后级电路拓扑。本文首先通过分析五种常用LLC变换器模块组合技术的自然均流特性，并考虑到变换器功率等级及高温环境下可靠工作要

4、求，确定了研究的AC/DC高效宽电压输出变换器整体方案：前级采用交错式PFC，后级采用共用原边桥双变压器半桥型LLC谐振变换器拓扑。本文前级设计中凭借交错式结构Boost型PFC变换器拓扑的先天优势，解决了电感等磁性元件热点集中问题，并通过模拟芯片的相位管理技术实现了该变换器的高效率，文中分析了工作原理，给出了主电路中电感设计、器件选型等设计方法和结果，并完成了实验分析。为实现变换器宽输出电压需求，本文后级设计采用共用原边桥双变压器原边串副边并结构半桥型LLC谐振变换器拓扑，在此拓扑结构基础上应用柔性变换

5、理论，拓宽了1倍的电压输出范围，达到了宽电压输出目的。文中介绍了该拓扑的工作原理，在基波分析法的基础上完成了建模分析，推导了电压增益表达式，完成了仿真验证。接着又设计了具有宽电压范围输出的LLC谐振变换器谐振网络参数，总结了谐振网络参数设计流程，给出了磁性器件设计方法，阐述了变换器中模拟芯片的外围电路、驱动电路和电压、电流环路设计方案。最后，在实验室制作了一台输入交流电压范围为100-277V，输出为80-340VDC，恒流1.05A的原理样机，并对原理样机进行调试。完成了在三个输入电压等级情形下，五种输

6、出电压的仿真和实验测量，实验证明了理论分析计算和关键参数设计的正确性和有效性。关键词：LLC谐振变换器；交错式PFC；变压器串-并结构；宽电压输出IAbstractTomeettheneedsofenergysaving,environmentalprotectionandurbanconstruction,intelligentlightingandgreenlightinghavecometothefore,andhavebeensupportedbynationalpolicies.Light-Em

7、ittingDiode(LED)drivers,asthecorecomponentofintelligentlightingsystem,hasattractedmuchattention.Therefore,thedevelopmentofLEDdriverswithhighefficiency,widevoltageoutput,andexpandablecapacityisofgreatsignificanceforthehealthydevelopmentofthelightingindustr

8、y,theconstructionofsmartcities,andthepromotionoftheenergyconsumptionrevolution.Inthisdissertation,AC/DCHigh-efficiencyWide-VoltageOutputConverterofIntelligentLightingSystemhavebeeninvestigated.Duetohighefficiency,si