llc谐振变换器的运行动态分析与优化

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1、分类号学号M201271229学校代码10487密级硕士学位论文LLC谐振变换器的运行动态分析与优化学位申请人：仰冬冬学科专业：电气工程指导教师：段善旭教授陈昌松讲师答辩日期：2015年5月18日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringAnalysisandOptimizationofOperationDynamicforLLCResonantConverterCandidate:YangDon

2、gDongMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:ProfessorDuanShanXuLecturerChenChangSongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他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，均已在文中以明确方式标明

3、。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日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，即：学校有权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。本人授权华中科技大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文本文研究课

4、题受到：国家自然科学基金国际（地区）合作与交流NSFC-RCUK_EPSRC项目——电动汽车与智能电网的接口及网络交互（项目批准号：51361130150）的资助。谨致谢意！1华中科技大学硕士学位论文摘要随着通信系统、计算机以及消费电子的发展，更高效率、更小体积的电源系统成为了用户的广泛需求。LLC谐振变换器能够实现主开关管零电压导通，效率高、功率密度大并且工作范围宽，受到广泛研究和应用。然而，不同于传统PWM变换器，LLC谐振变换器的动态特性十分复杂，给其动态的分析和控制带来了一些难题。LLC谐振变换器的谐振频率接近于开关频率，且

5、其工作特性随开关频率和负载变化而变化，具有很强的非线性，因此难以应用传统线性分析方法分析其动态特性。LLC谐振变换器的谐振腔动态非常快，但输出动态相对缓慢，因这种动态差异，以至于在一些快速变化的动态过程中，如启动过程、负载突变过程等，谐振腔内容易出现很大的电流应力，威胁系统的安全运行。为了准确分析LLC谐振变换器的动态过程，本文首先详细分析了其在不同工作频率下的开关模态，并从中总结出了9种不同的模态，分析了模态之间的转换条件，建立了LLC谐振变换器的数值模型，该模型可精确描述开关周期内谐振变量的变化过程，可用于分析LLC谐振变换器的

6、快速动态过程。应用数值模型，分析和优化了LLC谐振变换器的启动动态。本文在LLC谐振变换器的数值模型基础上，建立了降频启动方法的数值模型，应用该模型，得出了启动频率与初始电流冲击的关系曲线，通过该曲线可选择合适的启动频率。为了降低启动频率，本文提出了一种调宽启动策略，并基于数值模型分析了启动初始电流冲击与启动初始占空比的关系，采用该策略可直接在谐振频率处启动。为了将启动过程中的谐振电流峰值抑制在限定的范围内，本文根据限流值得出了占空比与输出电压的关系，优化了调宽启动过程。为了分析LLC谐振变换器的动态性能，本文基于数值算法建立了其小

7、信号时域分析模型，分析了开关频率以及输出参数对变换器小信号特性的影响。根据分析结果，给出了单电压环控制策略中控制参数的设计原则。在负载突变工况中，为了加快输出动态，必须加大单电压环控制带宽，但同时会引起谐振电流的较大超调，为了解决这一矛盾，本文提出一种峰值电流控制策略，通过增加谐振电流峰值限流内环，可在负载突变过程中有效控制谐振电流峰值。I华中科技大学硕士学位论文总之，本文基于数值算法，分析和解决了LLC谐振变换器在启动和负载突变等快速动态中出现的电流冲击问题，保障了系统的安全运行。关键词：LLC谐振变换器，数值模型，启动优化，峰值

8、电流控制II华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentofcommunicationsystem,computerandconsumerelectronics,moreefficientandsmal