电力电子牵引变压器中llc谐振变换器拓扑结构选型研究

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1、电力电子牵引变压器中LLC谐振变换器拓扑结构选型研究4—.江刘华东黄子昊中车株洲所电气技术与材料工程研究院摘要：LLC谐振变换器是电力电子牵引变压器(PETT)的关键部分，其拓扑结构的选择至关重要。本文基于理论和仿真分析对比研宄了对称半桥、非对称半桥、全桥结构LLC谐振变换器，重点关注其器件选型、电路参数及传输损耗，并给出拓扑结构选择依据；同时，针对非对称半桥、全桥结构LLC谐振变换器展开样机实验研宄，结果表明，相对全桥结构LLC谐振变换器，非对称结构具有开关器件损耗低、启动电流冲击小等优点，但是同时存

2、在二次脉动大、谐振电容选型受限等缺点。关键词：LLC谐振变换器;电力电了牵引变压器;DC-DC功率变换器;作者简介：陈江(1989-),男，工程师，主要从事多电平变换器技术研究。收稿曰期:2017-06-15基金：国家重点研发计划(2017YEB1200900)TopologySelectionofLLCResonantConverterAppliedinPETTCHENJiangLIUHuadongHUANGZihaoCRRCZICResearchInstituteofElectricalTechno

3、logy&MaterialEngineering;Abstract：LLCresonantconverteristhekeypartofpowerelectronictractiontransformer(PETT)，andthechoiceofitstopologyiscritical.ItanalyzedtheLLCresonantconverterwithsymmetricalhalfbridge,asymmetricalhalfbridgeandfullbridgestructurerespec

4、tivelybasedonthetheoryandsimulation,andfocusedonthedeviceselection,circuitparametersandtransmissionloss,andprovidedtheselectionbasisofitstopology.Intheexperimentalstageofprototype,onlytheasymmetricalhalfbridgeandfullbridgestructurewerestudied.Theresultss

5、howedthat,comparingtothefullbridgestructure,theLLCresonantconverterwithasymmetricalhalfbridgestructurehastheadvantagesoflessswitchingdevicesloss,smallerstartingcurrentandsoon,meanwhile,therearetwodisadvantages,suchaslargepulseandlimitedselectionofresonan

6、tcapacitor.Keyword：LLCresonantconverter;powerelectronictractiontransformer;DC-DCpowerconverter;Received：2017-06-15作为电力电子牵引变压器(powerelectronictractiontransformer,PETT)的核心部分，LLC谐振变换器的选择至关重要。目前国内的研究主要针对某一特定结构LLC谐振变换器进行参数优化设计，包括谐振网络参数设计以及峰值增益优化配置而针对不同结构LLC谐振

7、变换器进行应用特性对比研宄的资料较少，尤其缺乏高压场合的相关研究。不同的应用场合，具备的条件及提出的要求也不一样，因此需要掌握不同结构LLC谐振变换器的实际工作特性，再结合应用场合需求，选择功率密度最优的LLC谐振变换器结构。本文通过搭建仿真平台分析了对称半桥、非对称半桥、全桥结构3类典型结构LLC谐振变换器的主电路拓扑及其工作模态，并设计了功能样机进行实验研宄，从器件选型、电路参数和传输损耗等角度对比分析了LLC谐振变换器在PETT中应用的实际特性。1LLC谐振变换器拓扑结构类型电力电子牵引变压器(P

8、ETT)伍括输入级、隔离级和输出级3部分(图1)。输入级与网侧相连，将低频交流电转换成高频交流电;隔离级与输入级相连，通过耦合将高频交流电传输至输出级，并实现电气隔离和软开关;输出级根据用户需耍将高频交流电转变成直流或者低频交流电。其中，LLC谐振变换器由输入侧变流器、高频变压器和输出侧变流器3部分构成，根据输入、输出变流器的不同，LLC谐振变换器可分为对称半桥、非对称半桥、全桥3种典型结构，其主电路拓扑分别如图2所示［3-6］。图1电力电