基于Saber的LLC电路仿真分析-论文.pdf

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1、第31卷第aM华东交通大学学报Vo1．31No．32014年6月JournalofEastChinaJiaotongUniversityJun．，2014文章编号：1005．0523(2014)03．0099．06基于Saber的LLC电路仿真分析高海生，艾军，王妍(华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌330013)摘要：由于LLC电路的高效性、-14-．围性、高电压增益等明显优势，而广泛使用在各种中小功率场所。~d-x~-LLC电路的多样性，采用了Saber对其进行仿真研究，全面分析其各个频率范围，同时在不同工作条件下的

2、仿真结果，验证了LLC电压增益曲线的正确性。关键词：Saber；LLC；变频控制中图分类号：TM464文献标志码：A随着更高的功率密度要求和高效DC／DC变换器的需求，更高的开关频率和高效的变换器不断被提出。因此，谐振型变换器由于其高效性、高开关频率和高功率密度而被广泛的关注。而串联谐振变换器(SRC)和并联谐振变换器(PRC)已被深入研究。这类变换器都有其各自的优缺点。例如，串联谐振变换器，轻载条件下的输出电压调节一直是控制设计难以解决的问题；而并联谐振变换器，环流损耗限制了负载的效率。文献中所述的LLC谐振变换器能够更好的

3、满足上述需求。其具有以下几点优势：空载到满载都能够实现开关管ZVS导通，低的MOSFET关断电流，以达到变换器开关损耗低的效果；变换器在高的输入电压条件下能得到最高效率，可以方便我们优化工作条件；二次侧没有滤波电感，整流二极管的电压应力相对较小。因此，LLC电路得到了广泛的使用。针对Saber仿真能够很好的实现电路的分析和波形的观察，现使用Saber对LLC电路进行系统的仿真，从而得到LLC电路在各个频率范围，同时在不同工作条件下的仿真结果。验证了LLC电路的电压增益曲线的正确性。1LLC谐振变换器结构与工作原理1．1LLC谐

4、振变换器结构分析LLC谐振变换器的结构框图如图1所示。变换器整流网络原边由主开关管(S。，S：)，变压器TX初次侧励磁电感1r一一一一一L～变压器原边漏感厶和cr组成的谐振环路组成。副边由整流网络(D。．，DDD1组成。其中DrD：为MOSFETsrs：的内部寄生二极管，c日～：为其输出电容和外并电容之和，为输出电容。此LLC电路有两个谐振频率，一是当谐振电容G和漏感产生谐振时，励磁电感电压被箝住，励磁电感不参与谐振，该谐振频率为。二是当谐振电容图1半桥LLC谐振变换器模型C、漏感和励磁电感一起谐振时，其谐振频率为Fig．1H

5、alf-bridgeLLCresonanteonve~ermodel收稿日期：2013—1卜21作者简介：高海生(196O一)，男，教授，研究方向为电力电子与电力传动。100华东交通大学学报其中：葡1雨，=1．2LLC谐振变换器工作过程分析1)当谐振变换器的开关频率厂<．时，谐振网络皇容性，很难使功率并关管实现ZVS开通，因此会造成很大的开关损耗，所以在此不多加以研究。2)当谐振变换器的开关频率<厂《时原边功率开关管可以实现zVs开通，这样可以大大减少开关管的开通损耗，副边整流二极管工作在断续模式，此时整流二极管关断时的电流为

6、零，因此大大降低了二极管的反向恢复损耗，提高了变换器的工作效率。3)当谐振变换器的开关频率<．厂时，副边二极管工作在连续模式，二极管关断时电流没有下降到零，属于硬关断，因此会造成二极管反向恢复损耗、2LLC谐振变换器的特性分析该LLC谐振变换器的两个开关管相互轮流导通，因此谐振网络输入端的电压呈方波状，从而谐振网络的输出端即从变压器副边折算到原边的电压也应该为方波电压。以下研究LLC谐振变换器的输入特性时则可以运用交流分析法来研究，LLC谐振变换器的交流等效电路如图2所示。根据图2的等效电路，通过交流分析法可以计算圈2LLC谐

7、振变换器交流等效电路Fig．2ACequivalentcircuitofLLCresonantconverter出，谐振网络输入端的输入电压基波的有效值t懈和谐振网络输出端的输出电压基波的有效值c㈣。图中是副边交流等效负载，是运用电路的等效原理将副边的实际负载折算到原边计算得到的。通过计算得出公式：Uin(RMS)~"，UO(RMS)=圣R-8n：R，。其中：Ui．是输入直流电压；Uo是输出直流电压；是负载电阻。交流基波电压增益：G(j)=丁R~／／jwL,．=—1—伽二+—jwC,(R~／／jwL=．,)+可一R．q]]jw

8、Lm=㈩1一1+上jwC,R~+Lr+jwLrl+Lr一1+(等一)Lm⋯⋯～：丽1舰⋯⋯：一2数代人(1)式中得1(2)则直流电压增益为第3期高海生，等：基于Saber的LLC电路仿真分析101(3)fs22ff2G=G柘a、3LLC谐振变换器直流增益曲线分析通过上述分析，