基于LLC变换器的电子稳压器研究与分析

单级PFC-LLC电路论文 交流稳压器论文 软开关技术论文
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人们生活中的方方面面都不可避免的需要稳定的电力供应,随着电力电子技术的快速发展,尤其是当电力电子技术应用于电源领域后,生活水平的提高与电能供给质量之间的矛盾正在逐步得到解决。将谐振变换器与稳压器相结合,产生了一种高效率稳压器,这种稳压器彻底摒弃了现有稳压器的铁磁结构,同时实现了稳压器的高频化,具有体积小型化、性价比高、输入输出电气隔离等优点,具有广阔的市场前景,对于这一设备的研究具有十分明确的现实意义。本文所设计的主电路,其拓扑结构由单级PFC-LLC电路和逆变电路组成。此电路可以减少器件的使用量,对降低开关损耗,提高稳定性有着积极意义,并且利用电路中的高频变压器实现了两侧的电气隔离,具有安全性高的特点。本文首先研究了PFC电路、LLC谐振变换器的电路结构和特点,并对谐振变换器进行建模,详细研究其工作状态、工作频率范围,确定额定工作点,使其能配合PFC电路进行电压变换及实现自身的软开关工作状态。其次,进一步研究了单级PFC-LLC电路的结构和工作模态,对其进行参数设计和控制策略的研究,在Simulink中设计基于双环控制的闭环控制系统,得到良好的闭环仿真结果。设计基于SPWM的逆变环节和其闭环控制系统,并对整体主电路进行Simulink闭环仿真实验,以此验证主电路的正确性。最后,利用各级电路的工作状态及其相互之间的制约关系,计算并选取主电路各器件参数。通过设计相关采样电路、信号调理电路、控制电路制作了一台实验样机,实测相关波形与理论分析、仿真验证波形一致,能够输出符合实际需求的工频交流电压,实现稳压功能。
摘要第3-4页
abstract第4-5页
第一章 绪论第9-17页
    1.1 课题研究的背景和意义第9-11页
        1.1.1 选题的背景第9-10页
        1.1.2 课题研究的意义第10-11页
    1.2 交流稳压电源的现状第11-14页
        1.2.1 稳压电源国内外研究现状第11-12页
        1.2.2 交流稳压电源的工作原理与类型第12-14页
    1.3 稳压电源的发展方向第14-15页
    1.4 本文研究的主要内容第15-17页
第二章 功率因数校正与谐振变换器第17-36页
    2.1 稳压器的整体结构第17页
    2.2 PFC电路结构及工作原理第17-23页
        2.2.1 功率因数校正电路第17-20页
        2.2.2 PFC电路的控制方式第20-21页
        2.2.3 Boost电路仿真验证第21-23页
    2.3 软开关原理第23-25页
    2.4 LLC电路结构及工作原理第25-35页
        2.4.1 谐振变换器概述第25-27页
        2.4.2 LLC谐振变换器结构第27-28页
        2.4.3 LLC谐振变换器工作原理第28-35页
    2.5 本章小结第35-36页
第三章 LLC变换器建模仿真与稳压器的控制策略研究第36-53页
    3.1 LLC谐振变换器的建模第36-44页
        3.1.1 基于基波分析法的LLC谐振变换器分析与建模第36-39页
        3.1.2 谐振参数的选择第39-41页
        3.1.3 输入阻抗分析第41-43页
        3.1.4 LLC电路仿真验证第43-44页
    3.2 单级变换器第44-47页
        3.2.1 单级变换器的结构第44-45页
        3.2.2 单级变换器的工作模态分析第45-47页
    3.3 SPWM逆变电路结构及工作原理第47-50页
        3.3.1 SPWM波的调制方法第48-49页
        3.3.2 SPWM逆变电路的控制策略第49-50页
    3.4 稳压器的控制策略第50-52页
    3.5 本章小结第52-53页
第四章 稳压器参数计算与仿真第53-66页
    4.1 单级PFC-LLC参数设计与仿真第53-60页
        4.1.1 PFC电感计算第53-54页
        4.1.2 PFC滤波电容计算第54-55页
        4.1.3 LLC参数计算第55-56页
        4.1.4 闭环仿真实验第56-60页
    4.2 逆变电路参数设计与仿真第60-63页
        4.2.1 LC低通滤波电路参数计算第60-62页
        4.2.2 闭环仿真实验第62-63页
    4.3 主电路闭环仿真第63-64页
    4.4 本章小结第64-66页
第五章 电路硬件设计与实验波形分析第66-84页
    5.1 电路元件设计第66-69页
        5.1.1 导线的集肤效应第66页
        5.1.2 电感设计第66-68页
        5.1.3 LLC变压器设计第68-69页
        5.1.4 电容选取第69页
        5.1.5 开关管选取第69页
    5.2 控制系统设计第69-72页
        5.2.1 TMS320F2812介绍第69-70页
        5.2.2 程序及控制方式设计第70-71页
        5.2.3 带死区的PWM脉冲发生电路第71-72页
    5.3 其他电路设计第72-76页
        5.3.1 驱动电路第72-73页
        5.3.2 正弦波发生电路第73-74页
        5.3.3 信号检测电路第74-75页
        5.3.4 信号调理电路第75-76页
    5.4 实验结果分析第76-83页
        5.4.1 测试电路制作第76-78页
        5.4.2 实测波形分析第78-83页
    5.5 本章小结第83-84页
第六章 结论与展望第84-86页
    6.1 结论第84-85页
    6.2 展望第85-86页
参考文献第86-89页
致谢第89-90页
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文第90页
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