摘 要

由于电力电子器件的快速进步，电子设备对开关电源的发展提出了高频化、小型化、低噪声以及高功率密度等特点的要求。因为两路全桥LLC谐振变换器当其一次侧开关管电压过零时，开关器件导通；当二次侧二极管电流过零时，会使开关器件关断，使得其开关损耗为零这一优势，让其成为电池充电器最有希望的替代者。为了保证输出电流稳定，本文研究了一种原边互连的均流方法---自动均流，用以解决两路LLC谐振变换器均流的问题。并通过MATLAB仿真，在完成计算电路参数的前提下，对两路LLC谐振变换器建模仿真，分析其电流电压波形，并进行验证。

本文主要介绍了两路全桥LLC谐振变换器，并实现其自动均流。

通过分析证明，该方法有效的改善了两路LLC谐振变换器不均流问题，保证了其输出电流的稳定。

本文特色：在分析完两路全桥LLC谐振变换器的工作原理及其工作过程后，研究了一种原边互连的均流方法来完成其均流问题。

关键词：LLC谐振变换器；均流；MATLAB仿真

Abstract

Due to the rapid progress of power electronic devices, electronic equipment on the development of switching power supply made high frequency, miniaturization, low noise and high power density and other characteristics of the requirements. Because the two-way full-bridge LLC resonant converter when the primary side of the switch voltage zero, the switching device conduction; when the secondary side of the diode current zero, the switching device will turn off, making its switching loss is zero Advantage, making it the most promising alternative to battery chargers. In order to ensure the stability of the output current, this paper studies a current sharing method of primary side - automatic current sharing to solve the problem of current sharing of two LLC resonant converters. The simulation results show that the current and voltage waveforms are analyzed and simulated by MATLAB simulation. Under the premise of calculating the parameters of the circuit, the two channels of LLC resonant converter are modeled and simulated.

This paper mainly introduces two-channel full-bridge LLC resonant converter, and to achieve its automatic current sharing.

It is proved by analysis that the method can effectively improve the nonuniformity problem of two-way LLC resonant converter and ensure the stability of its output current.

In this paper, after analyzing the working principle and working process of the two-channel full bridge LLC resonant converter, a current sharing method of primary side interconnection is studied to complete its current sharing problem.

Key Words：LLC resonant converter; current sharing; MATLAB simulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1设计的研究意义及背景 1

1.2谐振变换器的发展历程 2

1.2.1 串联谐振变换器 2

1.2.2 并联谐振变换器 3

1.2.3 串并联谐振变换器 3

1.2.4 LLC谐振变换器 4

1.3 交错并联技术 4

1.4 国内外研究概况 6

1.5 论文的结构及构思 8

第2章 交错并联LLC谐振变换器的原理及其工作过程 10

2.1 LLC谐振变换器的原理 10

2.2交错并联LLC谐振变换器的工作过程 11

2.2.1 工作模态1（） 12

2.2.2 工作模态2（） 13

2.2.3 工作模态3（） 14

2.2.4 工作模态4（） 15

第3章 交错并联LLC谐振变换器元器件参数的特性及设计 17

3.1 LLC谐振变换器的等效电路 17

3.2 谐振元件参数的作用 19

3.2.1 谐振电感对电压增益的影响 19

3.2.2 谐振电容对电压增益的影响 19

3.2.3 励磁电感对电压增益的影响 19

3.3 参数的设计 19

第4章 原边互连交错并联LLC谐振变换器的均流方法 21

4.1 传统两相LLC谐振变换器的电流均流特性 21

4.2 原边互连的两相LLC谐振变换器的电流均流特性 23

第5章 交错并联LLC谐振变换器仿真 26

5.1 交错并联LLC谐振变换器的建模 26

5.1.1 全桥电路 26

5.1.2 谐振电路 26

5.1.3 驱动电路 27

5.2 参数的设置 27

5.3 波形图 27

第6章 总结 31

参考文献 32

附录A 34

附录B 35

附录C 36

致谢 37

第1章 绪论

因为电力电子科技的进步，人们对各种各样的市场上的电子产品的需要和要求也越来越高。对于小型功率的产品，人们追求的是结构能够简单且便于携带；而对于大型功率的电子产品，人们想要的是更高的功率以便解决目前对环境污染和能源紧缺的当务之急。因此，人们对电子产品的要求也越来越高，其中优化结构、增大功率密度、减小损耗、降低低噪声是电力电子不断追求的目标。

1.1设计的研究意义及背景

由于电力电子技术的发展，PWM控制技术在处理功率变换时，变换电路中功率开关管的电流以及电压一般会从最大值降到零或者从零升到最大值，这种高速阶跃变化的电流和电压一般含有大量的高次谐波分量，从而给电网和大多数家用或者工业运用负载带来了重大的电磁干扰影响。尤其是在比较大的电压下，当开关功率管开始导通的时候，开关功率管内的结电容存储的电能会以电流的方式加在开关器件内的内阻上并产生大量的热量，而且当他的频率越来越高的时候，开关管导通时所产生的谐波电流的尖峰峰值越来越大，从而由于引起开关管的过度发热，造成开关器件的损坏。而在开关器件开始断开的时候，电路中的感性元器件就会受到影响并产生较多的尖波峰的电压，这个电压与关断之前开关功率管中流过的电流有一定的关系，其中当其开关频率越高时，所产生的电流就会越大，从而使得感应的电压越高，使其开关元器件很容易过压被击穿。而且，电路中开关器件内部的的二极管当其从导通状态转变为截止状态的时候，就会有一个反向自然恢复期，因为很大的冲击电流会在开关器件在导通的这个阶段时很容易产生，并会影响甚至危害到其他元器件的安全以及正常运行，而且由于电路工作时的工作频率越高，所产生的冲击电流就会越大，造成危险率也不断加大。

由于、在正弦波形中的微分值不大于1，因而采取了利用谐振控制，这样就可以获取一个类似于正弦波的电压或电流的波形，并且这样做可以让高次谐波含量明显减少。谐振控制技术其实就是运用电路中谐振电感和谐振电容的相互作用，使开关电路中的开关管两端的电压或流过开关管的电流按正弦规律不断波动变化^[1]。当流过开关管的电流降到零的时候，使其开关器件关断；而开关管两端的电压降到零的时候，使其开关器件导通，这样电路的开关损耗就为零，因此这种软开关技术就得到了人们的认可并得以应用。由于近几年来，半导体材料的发现以及其技术的发展，还有人们对电子产品工作频率的要求不断提高，为了实现高频率及低损耗，人们就对软开关技术有了深一步的研究以至于为了减少开支，降低其损耗。