电动汽车用DC-DC变换数字LLC谐振控制技术研究(3)
(3)在直流侧或是交流侧设置谐振电路以实现软开关，此类电路泛称为谐振型软开关电路[5][6]。
1.2 常规谐振变换器的特点和缺陷
谐振变换器是以谐振电路为基本变换单元，利用电路发生谐振时，电流或电压周期性地过零点，使得开关器件在零电压或者零电流条件下开通或者关断，从而实现软开关，达到降低开关损耗的目的。图 1-1 给出了半桥型串联谐振变换器的电路拓扑。由两个功率 MOS 管Q1和Q2组成上下桥臂，DOSS1、DOSS2和COSS1、COSS2分别为Q1、Q2的体二极管和寄生电容。谐振电感LS和谐振电容CS是串联的，它们构成了一个串联回路，谐振回路与负载串联在一起。从结构上来看，谐振回路和负载构成了一个分压器。如果
改变开关管的工作频率，那么谐振回路的阻抗也将改变，从而负载上的电压也将改变。串联谐振是一个分压电路，因此它的直流增益不会超过 1，当电路工作在谐振频率时，谐振回路的阻抗最小，这时增益最大。它的工作频率要大于谐振频率才能实现原边开关管的零电压开关（ZVS）。
图1-1 串联谐振DC-DC变换器
串联谐振变换器优点有：
1）串联谐振电容起到隔直作用，避免高频变压器饱和；
2）谐振槽路电流随负载的变轻而减小，因此轻载时效率较高。
而它的缺点有：
1）轻载或空载情况下，输出电压不可调；
2）输出直流滤波电容须承受较大的电流脉动。
1.3 LLC谐振变换器的发展状况及特点
谐振型开关变换器是伴随着电力电子技术的发展趋势产生的。硬开关方式的效率会随着开关频率的提高而降低，解决该问题变得非常重要。80 年代初期，谐振变换器得到了快速的发展。作为一种软开关电路，谐振变换器能有效的解决高频率时的低效率问题，得到了国外的研究者关注和重视[6]。
最先得到发展是 LC 串联谐振变换器(SRC)。这一时间的研究成果非常突出，优秀的论文非常多。在研究初期，一些学者给出了 SRC 谐振变换器的拓扑结构阵、稳定分析方法、小信号分析、控制方法和设计方法；随后一些学者开始关注另一种拓扑结构 LC 并联谐振变换器 (PRC)，研究了 PRC 的拓扑结构、稳态分析方法、小信号模型、控制方法，也给了一些设计方法。经过多年的研究，研究者己充分掌握 SRC 和 PRC 的工作特性，在对 SRC 和 PRC 进行变频控制时，它们都有比较突出的缺点。SRC 是空载不可调，轻载对频率不敏感；PRC 是谐振环路内的能量比较大，对变换器的效率有很大影响，另外，在输入电压较高时，开关损耗较大。一些研究者都想结合二者的优点，回避二者的缺点，想找到一种更优秀的拓扑结构[7]。
在 90 年左右，研究者提出多种谐振拓扑结构，都是多谐振电路(谐振网络不再是仅有 LC 构成的)，有的是三阶的，也有四阶的，甚至更高阶的。最受研究者关注是 LCC 谐振变换器。
在 90 年初期，进入了一个新的研究高潮。研究者对 LCC 谐振变换器，进行深入的研究。同样作为三阶的 LLC 谐振变换器却没有得到充分重视，其原因如下:一方面，90 年代分布式电源系统的概念还没有被提出来，对于输入电压的变化问题没有足够关注;另一方面，LCC 谐振变换器在很窄的频率范围内能实现负载从满载到空载的调节，并能够实现软开关技术，保证了谐振变换器的效率。
2000 年之后，分布式电源系统得到了广泛重视，输入电压在短时间内丢失时，仍能保证负载的正常工作，研究者开始重新研究 LLC 谐振变换器。
上一篇：钢螺柱自动焊设备设计与优化