高功率密度直流變流器及其無源元件集成研究.pdf

1、隨著信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，為電力電子行業(yè)帶來巨大的市場，同時也對電力電子變流器提出越來越高的要求：更高的效率和更高的功率密度。為了提高變流器的轉換效率，研究人員在以下幾個方向開展了大量的工作：1．尋求更好的電路拓撲；2．開發(fā)性能更優(yōu)的器件；3．使用性能更好的無源元件。為了提高變流器功率密度，主要有兩種途徑：1．提高開關頻率；2．采用無源元件集成技術。在現(xiàn)在的直流變流器中，開關頻率已經(jīng)被推的越來越高。當開關頻率越來越高之后，原來在較低頻率時

2、可以忽略的一些電路寄生參數(shù)開始變得不能忽略，因此同樣可以采用無源元件集成技術，通過選擇合適的材料、設計合理的結構把一些難以消除的電路寄生參數(shù)利用起來，讓它們去實現(xiàn)部分電路參數(shù)，從而減輕或者消除寄生參數(shù)在高頻時對電路正常運行的影響。 諧振變流器可以實現(xiàn)開關管軟開關，因此適于高頻運行，而且還可以把一些電路寄生參數(shù)（如變壓器漏感等）利用起來。LLC諧振變流器作為諧振變流器的一種受到的關注尤為廣泛。本文提出了一種LLC諧振變流器的電路參

3、數(shù)設計方法，先通過工作區(qū)域的選擇和希望的工作頻率范圍來確定變壓器匝比n和串聯(lián)諧振頻率fo，然后定義了與電路參數(shù)相關的參數(shù)k和Q，通過研究參數(shù)k、Q對變流器電壓增益、開關頻率范圍和效率的影響來確定它們的選取原則，參數(shù)n、fo、k、Q確定后即可通過計算得到對應的電路參數(shù)。 在LLC諧振變流器設計完成之后，本文提出了采用多層集成繞組（Multiple Layer Foil）實現(xiàn)LLC諧振變流器中無源元件集成的方法。LLC諧振變流器諧振

4、回路中的無源元件包括：串聯(lián)諧振電感、諧振電容、并聯(lián)電感和變壓器。并聯(lián)電感可以采用變壓器的激磁電感集成。串聯(lián)諧振電感與變壓器集成有兩種方法：利用變壓器漏感集成和采用共用部分磁路方法集成。諧振電容與變壓器的集成可以采用本文提出的多層集成繞組來實現(xiàn)。在本文應用中，與集成前相比，完全集成的結構可以把諧振回路中無源元件總體積減小36％。 本文還提出一種新型的軟開關多路輸出直流．直流變流器，采用兩個不對稱半橋電路來調節(jié)兩路輸出，然后利用兩個