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双向LLC谐振变换器的设计

赵慧超  
【摘要】:双向DC-DC变换器可以实现能量的双向传输,在功能上相当于两个单向DC-DC变换器,是典型的“一机两用”设备。随着科技和生产的发展,双向DC-DC变换器在能量需要双向流动的电动汽车系统、航空航天电源系统、直流电机驱动系统、不停电电源系统等系统中都有适用场合,可以大幅度减轻系统的体积重量及成本,具有重要的研究价值。 首先,本文介绍了双向DC-DC变换器的概念和应用,对其拓扑进行了大概介绍,并总结了国内外研究现状。在此基础上,分析了几种常见双向DC-DC变换器的优缺点。 其次,在对现有双向DC-DC变换器拓扑分析的基础上,提出一种高效、隔离、双向的半桥LLC谐振式DC-DC变换器的对称拓扑,详细分析了其工作原理及优点,并进行了特性分析。 再次,在研究分体谐振电容式LLC谐振变换器主电路的基础上,详细阐述了变换器高频变压器的设计过程。在高频变压器的磁芯和原副边导线型号及匝比确定以后,又分析了谐振参数和输出侧整流滤波电路的设计过程,选定了谐振参数,为样机的制作打好了基础。 最后,在PSpice仿真环境下,搭建分体谐振电容式LLC谐振变换器的电路模型,并进行仿真验证。在此基础上设计一台300W,336V/24V的LLC谐振变换器样机,在不同的负载和不同输入电压下进行样机试验,验证了提出的双向LLC谐振变换器的正确性和可行性。


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