阅读量：

308

作者：

周涛

展开

摘要：

传统LLC谐振变换器的谐振腔快速动态特性导致其动态性能优化控制比PWM变换器要更难实现.对于LLC谐振变换器来说,其谐振腔的自然频率和变换器的开关频率非常相近,传统的状态空间平均法会消除开关频率的信息,故而不能用于其动态特性研究.为了得到更好的动态特性并减小谐振腔的电压电流应力,本文采用状态平面轨迹分析的方法对启动和负载突变工况进行了分析和优化,并完成了以下工作: 在分析LLC谐振变换器最优状态轨迹方法基本原理的基础上,根据半桥LLC的工作状态推导了谐振腔工作状态的稳态轨迹方程,分别从不同状态下的等效电路建立数学模型,推导出电路方程;分析了半桥LLC谐振变换器启动时的轨迹运行情况,以及在传统线性控制器下负载切换时的动态响应轨迹. 在软启动方面,研究了半桥LLC谐振变换器软启动的方案,并对每种软启动过程建立了数学模型,设计了以满载电流峰值为最大值的电流限制机制,使得在任何负载条件下,软启动完成之前的谐振电流峰值最大值不超过此限制值. 在负载动态响应方面,分析了加载和减载时的轨迹变化情况,设计了在负载变化时控制器的响应机制,推导了加载和减载时脉宽增加或者减小明确对应的数学表达式,从而得到负载动态响应时最优轨迹控制策略. 在上述研究的基础上搭建了半桥LLC变换器系统的MATLAB/Simulink仿真模型,对其电路拓扑及控制策略的正确性,可行性进行仿真验证.建立了最优轨迹控制软启动的仿真模型,并与传统的降频启动进行了对比;完成了负载动态响应的仿真验证,在加载和减载工况下分别与传统的控制方法进行了对比. 最后,构建了半桥LLC小功率实验平台和实验方案,完成了基于VerilogHDL语言的FPGA芯片控制程序设计,实验验证了本文研究的控制策略在不同负载条件下软启动和加载时动态响应性能良好,达到了设计目标.

展开

关键词：

LLC谐振变换器 轨迹控制 电流限制机制 动态响应性能 开关频率

学位级别：

硕士

学位年度：

2020