光伏系統(tǒng)中LLC諧振變換器的研究.pdf

1、隨著二次電源如超級電容等在光伏發(fā)電、高功率微波系統(tǒng)、不間斷供電、電動汽車、通信電源以及航空電源等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，雙向DC-DC變換器應(yīng)運而生，迅速的成為了人們關(guān)注的熱點。高效高功率密度是現(xiàn)代電力電子技術(shù)發(fā)展的趨勢，而軟開關(guān)技術(shù)是提高電源工作頻率和效率的關(guān)鍵，這樣能大大減小電源的體積和重量，進一步提高功率密度。諧振型變換器有天然實現(xiàn)軟開關(guān)的優(yōu)勢，近年來成為學(xué)者們研究的熱點。本文以LLC諧振型變換器為基礎(chǔ)，提出一種對稱工作的雙向LLC諧

2、振型DC-DC變換器，驗證能量雙向流動對稱性，并著重研究了在負載為容性負載時的變換器控制方法，優(yōu)化調(diào)頻控制區(qū)域，實現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)。
　　本文首先闡述了雙向DC-DC變換器存在的意義，以光伏系統(tǒng)中二次電源為超級電容的應(yīng)用為例對其在實際中的應(yīng)用進行了較詳細的介紹，對其研究現(xiàn)狀和大致分類進行了總結(jié)。然后對軟開關(guān)技術(shù)進行闡明，引出諧振型變換器存在的優(yōu)點。對常規(guī)的三種諧振型變換器總結(jié)比較優(yōu)缺點，引出本文研究的LLC諧振型變換器(LLC R

3、esonantConverter，簡稱LLC-RC)，以單向LLC-RC為例詳細介紹了它的三種工作模態(tài)，并給出典型工作波形。利用基波近似等效法(Fundamental Harmonic Approximation，簡稱FHA)對LLC-RC建立穩(wěn)態(tài)模型，給出電壓增益曲線、電流值曲線以及ZVS實現(xiàn)條件。
　　在雙向LLC-RC中添加附加電感，利用FHA模型設(shè)計電路參數(shù)，建立雙向LLC-RC仿真模型，驗證能量雙向流動的對稱性以及軟開關(guān)

4、等特性，為后面將其應(yīng)用在容性負載充電電源上提供依據(jù)。對容性負載的LLC-RC控制方法進行詳細闡述，建立仿真模型，確定調(diào)頻的控制方式，對FHA模型誤差進行仿真分析，為選取調(diào)頻工作區(qū)域提供理論依據(jù)。通過仿真驗證誤差非線性分析的正確性。為解決充電開始上涌電流過大的問題，改進了控制方法，采用兩階段PWM加調(diào)頻的控制。設(shè)計建立容性負載的全橋LLC-RC仿真模型，實現(xiàn)了輸入電壓600V-300V變化范圍內(nèi)，輸出電壓均能實現(xiàn)額定60V輸出，并且輸出電

5、流基本保持穩(wěn)定，輸入側(cè)開關(guān)管基本全過程實現(xiàn)ZVS，在開關(guān)頻率低于諧振頻率的工作階段，整流側(cè)二極管無反向恢復(fù)電流的問題。
　　最后，基于TI公司的TMS320F28027編寫控制程序，根據(jù)實際計算設(shè)計電路參數(shù)，搭建驗證容性負載LLC-RC實驗平臺，在輸入電壓為200V-100V范圍內(nèi)，輸出最大電壓均達到160V，增益調(diào)節(jié)范圍為0.8-1.6。通過實驗驗證了選取工作區(qū)域的合理性以及PWM加調(diào)頻控制方式的正確性，同時也驗證了軟開關(guān)實現(xiàn)的