无极灯用LCCL-谐振变换器的研究

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1、2015年2月电工技术学报Vol.30No.3第30卷第3期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2015无极灯用LCCL谐振变换器特性分析与研究沈豫,林国庆福州大学电气工程与自动化学院福州350116摘要提出一种适合于无极灯负载特性的LCCL谐振变换器。针对该变换器和无极灯负载，推导出负载变化时谐振回路固有谐振频率表达式，得到不同负载和谐振参数下谐振回路电压增益特性、稳态时最大功率输出条件以及开关管实现零电压开关（ZVS）的临界条件，分析了谐振回路中各参数变化对谐振电路特性和开关管ZVS的影响，在此基础上提出了一种兼顾最大输出功率和

2、开关管ZVS限定条件的谐振参数设计方案。该设计方案保证当电路固有谐振频率发生一定改变时，开关管依然可以实现ZVS，有效地减少了开关损耗。最后设计了一台85W的原理样机，实验结果验证了所提方案是可行的。关键词：LCCL;谐振变换器;最大输出功率;零电压开通中图分类号：TM46AnalysisandResearchofLCCLResonantConverterforElectrodelessLampsShenYu,LinGuoqingFuzhouUniversityFuzhou350116ChinaAbstractALCCLresonantconvertertopologyforelectr

3、odelesslampispresented.Dedicatingtotheconverterandloadcharacteristic,aresonantfrequencyexpressionisderived.Voltagegainwithdifferentloadsandparametersisgiven.Atstablestate,maximumoutputpowerconditionandzerovoltageswitching(ZVS)qualificationareobtainedspecializingfordesign.Theeffectofthevariationso

4、fparametersonresonantcharacteristicandZVSareanalyzed.ToensureZVSandreducetheswitchinglosswhentheinherentresonantfrequencyischanged,aparameterdesignmethodbalancedthemaximumpowerandZVSqualificationisproposed.A85Wlaboratoryprototypewasbuilt.Experimentalresultswereproposedtoconfirmvalidityofthemethod

5、presented.Keywords：LCCL,resonantconverter,maximumoutputpower,zerovoltageswitching串联谐振变换器、并联谐振变换器以及串并联谐振1引言变换器等。通过改变谐振回路的电路结构，可以改善电源性能，实现电源在许多特殊使用场合的特殊提高开关频率可以减小电感、变压器等磁性元要求，满足多种不同性能负载的供电需要[3,4]。因件的体积和重量，提高变换器的功率密度。然而随此，高频谐振变换器的应用十分广泛，无极灯电子着开关频率的提高，开关损耗增加，严重影响了电镇流器则是谐振变换器在照明领域的典型应用[5]。路的工作效率以及开关器件

6、的使用寿命。高频谐振高频谐振变换器的性能好坏与谐振回路结构及其参变换器利用其自身的谐振特性，可以实现开关管的数的设计是否合理有很大的关系，因此，对这种电零电压开关（ZeroVoltageSwitching，ZVS）或者路的设计主要围绕谐振回路来进行[6,7]。在众多高零电流开关（ZeroCurrentSwitching，ZCS），具频谐振变换器中，LCCL变换器兼有串联和并联谐有开关损耗小、效率高、EMI小等优点[1,2]。根据振变换器各自的优点，但由于具有4个谐振元件，负载与谐振电路的连接关系，谐振变换器可以分为其分析与设计十分复杂。文献[8]中研究的是二阶谐收稿日期:2013-03-

7、02改稿日期:2013-04-10作者简介:沈豫女，1985年生，博士研究生，研究方向为电能的高频变换与控制技术。林国庆男，1966年生，教授，博士生导师，研究方向为电力电子变流技术。第30卷第3期沈豫等无极灯用LCCL谐振变换器特性分析与研究141振回路，结构没有多阶谐振回路灵活多样，分析设计也相对简单。文献[9,10]对谐振回路的参数设计都是以基波分析法为基础，但在分析和设计时所采用的固有谐振频率表达式都是假设变换器工作在开路状