基于数字控制的三电平LLC谐振变换器设计.pdf

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1、第46卷第9期电力电子技术Vo1．46．No．92012年9月PowerElectronicsSeptember2012基于数字控制的三电平LLC谐振变换器设计赵清林，刘兴，王燕芹，赵建勇(1．燕山大学，电力电子节能与传动控制河北省重点实验室，河北秦皇岛066004；2．中国建筑科学研究院，北京100013；3．冀中能源股份有限公司东庞矿，河北邢台054000)摘要：三电平直流变换器可降低功率开关器件承受的电压应力．在高压输入场合可选择低压器件，有利于功率器件的选择。三电平LLC谐振变换器不仅能实现初级开关器件的ZVS，还能实现输出整流二极管的ZCS，有利于提高变换器

2、效率。降低电磁干扰。详细分析了三电平半桥LLC谐振变换器的工作原理、控制方式及主要参数设计，采用数字控制完成了800W样机实验。实验结果验证了理论分析的正确性及该变换器的高效性。关键词：变换器；三电平；软开关；数字控制中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)09—0021—03DesignofThree-levelLLCResonantConverterBasedonDigitalControlZHAOQing—lin，LIUXing，WANGYan—qin，ZHAOJian—yongs(1．KeyLabofPowerElectron

3、icsforEnergyConservationandMotorDriveofHebeiProvince，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China)Abstract：Three—levelDC／DCconvertercanreducethevoltagestressofeachmainswitch，whichcanchooselowvolt-agestressdevicesforhighvoltageinputapplications，SOitishelpfulforchoicingpowerdevice．Three-leve

4、lLLCreso—nantDC／DCconvertermaintainsmeritsasZVSformainswitchesandZCSforrectifierdiodes，toimprovetheeft]一ciencyoftheconverter，reduceEMI．Thispaperanalysesthethree—levelhalf-bridgeLLCresonanceconve~er，theoper—ationalprinciple，controlmodeandthemaindesignparametersarediscussed，the800Wprototy

5、peexperimentiscompletedbasedondigitalcontrol，theexperimentalresultsdemonstratethecorrectnessofthetheoryanalysisandthehigheficiencyofthisconverter．Keywords：conve~er；three—level；softswitching；digitalcontrol1引言ZVS；整流二极管存在反向恢复问题。存在输入电压范围和转换效率的矛盾等缺点。近年来，随着电力电子装置的增多和功率等LLC谐振变换器既能实现主功率开关管级的不断加

6、大．国内外相继制定了一系列限制用ZVS，又能实现整流二极管ZCS，提高变换器效率。电设备谐波污染的标准，用电设备输入端普遍采降低电磁干扰。高压端输入效率较高，适合有断电用功率因数校正技术来消除谐波污染【”。三相功保持时间要求的场合【。但其开关管电压应力为输率因数校正变换器被应用于中大功率电源场合．入电压，不适合高压输入场合。将LLC谐振技术应并将成为今后发展趋势。然而其输出电压一般为用于三电平直流变换器，可在高压输入条件下选DC760～800V，甚至更高，增大了后级直流变换器用低压器件，实现功率器件的软开关，提高效率【。开关管的电压应力。普通MOSFET不能承受高压，

7、LLC谐振变换器大多采用模拟控制方法。而而高压MOSFET价格高且性能显著下降。采用数字控制芯片可简化控制电路的复杂性．使三电平直流变换器能够将开关管电压应力降设计更加灵活。这里介绍了基于数字控制器为输入侧直流母线电压的一半．在高压输入场合dsPIC33FJ16GS504的三电平LLC谐振变换器的工能选取低压器件【，采用移相控制技术可实现主作原理、控制方式及主要参数设计。通过实验结果开关管ZVS，但其滞后管在负载较轻时不易实现证明了理论分析的正确性及该变换器的高效性。定稿日期：2012—07—162原理与设计作者简介：赵清林(1969一)，男，黑龙江