半桥LLC谐振DC-DC变换器参数设计及优化

摘要近几年，由于 LLC 谐振变换器电路拓扑结构简单、工作效率高等明显优势，逐渐成为开关电源技术研究的重点。本论文基于对半桥LLC 谐振变换器工作原理的深入研究的，对变换器谐振参数的计算进行了的优化设计。本文首先详细研究了 LLC 谐振变换器在两种主要工作模式下的工作过程，针对工作过程中每个阶段的关键电压电流的波形图进行了详细分析。其次，利用基波分量法（FHA）对谐振变换器的开关、谐振、整流滤波网络分别进行建模分析，利用 MathCAD 作出直流增益的函数图像，分析得到变换器实现MOS 开关管零电压开通的条件以及基于 FHA 的参数计算过程。然后，基于得到的直流增益表达式，推导求出主电路电流峰值表达式并以其为目标函数的数学模型。最后，运用 Saber对上述的优化参数计算方案进行仿真，表明了设计方案的合理性。毕业论文关键词半桥 LLC 谐振变换器，结构原理，参数优化设计，数学建模，Saber 仿真20786
Title Design and optimization of LLC resonant
Half-bridge DC-DC converter parameters
Abstract
In recent years, due to the simple circuit topology and the high efficiency
advantages,the LLC resonant converter has gradually became the focus of
the research of switching power supply technology.In this paper,based on
in-depth study of the half-bridge LLC resonant converter ,the calculation
of the resonant converter parameters were optimized.
Firstly,a detailed study of the LLC resonant converter operation in two
main modes of operation is revealed,and a detailed analysis of the work
process critical voltage and current waveforms at each stage is carried
out.Secondly,the rectifier filter network modeling of LLC resonant
converter and analysis were built under the First Harmonic Approximation
(FHA), then a DC gain of function of the image analysis of MOS switches
is formed by using MathCAD to achieve ZVS condition.Then, based on the DC
gain expression ,the main circuit current peak expression was derived and
a mathematical model of it is built.Finally,the rationality of design is
indicated by carrying out simulation of the software Saber.
Keywords half-bridge LLC resonant converter, structural principle，
parameter optimization design, mathematical modeling，Saber simulation
目次
1 绪论1
1.1 研究背景及意义2
1.2 DC/DC谐振变换器.4
1.3 研究现状5
1.4 研究内容5
2 半桥LLC 谐振变换器的工作原理6
2.1 LLC谐振变换器的电路拓扑.6
2.2 LLC谐振变换器的工作原理分析.7
3 基于FHA 的半桥 LLC 谐振变换器的稳态建模13
3.1 LLC谐振变换器网络拓扑结构.13
3.2 等效电路模型的建立14
3.3 LLC谐振变换器等效电路的分析.17
3.4 谐振参数计算过程21
4 半桥LLC 谐振变换器参数的优化设计37
4.1 主回路电流峰值表达式的推导23
4.2 实现开关管ZVS 的等约束条件25
4.3 参数优化设计模型的建立25
5 仿真验证26
5.1 变换器设计规格26
5.2 基于优化设计方案的仿真26
5.3 基于基波分量法的仿真28
5.4 本章小结30
结论32
致谢33
参考文献34
1 绪论
随着现代科学技术的不断发展，电力电子产品日益趋于小体积、高效率、精
密化，于是对开关电源技术的发展发出了越来越高的要求。本章将介绍本文的研
究背景、意义、现状及研究内容，并对软开关技术以及谐振变化器的三种典型拓
扑结构进行介绍。
1.1 研究背景及意义：
因为提高开关变换器的开关频率能够显著减小滤波器的参数，从而有效地减
小装置的体积并提高变换器的功率密度，所以目前开关技术的发展主要是提高电半桥LLC谐振DC-DC变换器参数设计及优化:http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_12692.html