【摘 要】
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随着大量高频开关器件的出现和磁性材料性能的不断提升,高频化已经成为DC/DC模块电源发展的必然趋势。谐振变换器由于本质的软开关特性可以减小高开关频率下的开关损耗,逐渐成为高频隔离DC/DC模块电源的首选拓扑。另一方面,受开关器件电流、电压应力的限制,在大功率、大电流应用场合中,通常采用多电源模块并联工作的方式来提高供电电源的功率传输能力。然而,在实际应用中,谐振元件参数不可避免的存在误差,直接导致
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随着大量高频开关器件的出现和磁性材料性能的不断提升,高频化已经成为DC/DC模块电源发展的必然趋势。谐振变换器由于本质的软开关特性可以减小高开关频率下的开关损耗,逐渐成为高频隔离DC/DC模块电源的首选拓扑。另一方面,受开关器件电流、电压应力的限制,在大功率、大电流应用场合中,通常采用多电源模块并联工作的方式来提高供电电源的功率传输能力。然而,在实际应用中,谐振元件参数不可避免的存在误差,直接导致每个谐振变换器的电压增益特性的不一致,进而降低了变换器间的均流特性,严重影响了并联电源系统的可靠性。因此,谐振变换器的并联均流一直是业界的热门研究课题。由于应用领域不同,谐振变换器并联均流的研究主要集中在LLC谐振变换器拓扑,而对于性能同样优异的LCC谐振变换器的研究却相对较少。另一方面,调研发现,谐振变换器并联均流的研究主要基于外加均流电路和改进变换器拓扑结构的思路,很少从谐振参数设计角度来研究谐振变换器的均流特性。为此,本论文以LCC谐振变换器为研究对象,通过研究LCC谐振变换器参数对并联均流特性的影响,提出了考虑均流特性的LCC谐振变换器设计方法和设计流程。论文首先分析了传统以效率最优为目标设计的LCC谐振变换器的工作特性,指出了传统设计的变换器并联均流特性较差。在此基础上,根据LCC谐振变换器的输出伏安特性推导了不均流度关于谐振参数偏差度的线性回归函数。进而,基于此理论分析给出了一种评判LCC谐振变换器并联均流特性的方法。接着,论文确立了考虑均流特性的LCC谐振变换器的设计的研究目标,将该设计目标转化为可以进行计算分析的数学优化问题。通过具体的理论分析,提出了一种具有均流特性的LCC谐振变换器的参数优化设计方法,给出了谐振参数的闭环设计流程。与传统的LCC谐振变换器参数设计方法的仿真对比,证明了所研究优化设计方法的有效性。最后,为了验证所研究具有均流特性的LLC谐振变换器参数设计方法的正确性,实验室搭建了两台输入电压200V~400V,输出电压48V,额定功率500W的原理样机并联的实验平台。实验结果表明:提出的优化设计方法可以允许所有谐振元器件存在5%的误差条件下,保证LCC谐振变换器并联工作时不均流度低于5%,有效提高了LCC谐振变换器的并联工作特性,证明了理论分析的正确性和提出的优化设计的可行性和先进性。
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