广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (5): 61-71.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2023100901

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变化负载下全桥LLC谐振变换器参数优化设计

王党树1*, 孙龙1, 董振1, 贾如琳1, 杨黎康1, 吴家驹1, 王新霞2   

  1. 1.西安科技大学 电气与控制工程学院, 陕西 西安 710054;
    2.西安科技大学 理学院, 陕西 西安 710054
  • 收稿日期:2023-10-09 修回日期:2024-02-01 出版日期:2024-09-25 发布日期:2024-10-11
  • 通讯作者: 王党树(1977—),男,陕西武功人,西安科技大学高级工程师,博士。E-mail:wangdangshu@sohu.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51777167,51604217)

Parameter Optimization Design of Full-Bridge LLC Resonant Converter under Variable Load

WANG Dangshu1*, SUN Long1, DONG Zhen1, JIA Rulin1, YANG Likang1, WU Jiaju1, WANG Xinxia2   

  1. 1. School of Electrical and Control Engineering, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an Shaanxi 710054, China;
    2. School of Science, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an Shaanxi 710054, China
  • Received:2023-10-09 Revised:2024-02-01 Online:2024-09-25 Published:2024-10-11

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摘要： LLC谐振变换器在软开关特性方面有一定的局限性。针对可变负载条件下LLC谐振变换器软开关特性不稳定的问题,本文结合ZVS/ZCS边界推导了软开关约束条件,提出一套基于全桥LLC谐振变换器变化负载下参数优化设计方法,以提高系统的稳定性和效率。方案不仅考虑谐振电感、电容和变压器的参数优化,还充分考虑负载变化对软开关行为的影响。文中介绍了全桥LLC谐振变换器的工作原理,并对电压增益与谐振网络阻抗特性进行较为细致的分析。根据上述设计方案搭建了一台500 W的车载充电机试验样机,在实验室条件下对样机进行测试,结果表明试验样机整机在参数优化后效率有所提升,最高效率可达96.36%。

关键词: LLC谐振变换器, 可变负载, 软开关, 参数优化, 谐振网络

Abstract: LLC resonant converter has some limitations in soft switching characteristics. Aiming at the problem of unstable soft switching characteristics of LLC resonant converter under variable load conditions,the soft switching constraints are derived based on ZVS/ZCS boundary. A set of parameter optimization design method based on full-bridge LLC resonant converter under variable load is proposed to improve the stability and efficiency of the system. The scheme not only considers the parameter optimization of resonant inductor,capacitor and transformer,but also fully considers the influence of load change on soft switching behavior. The working principle of the full-bridge LLC resonant converter is introduced,and the voltage gain and the impedance characteristics of the resonant network are analyzed in detail. According to the above design scheme,a 500 W vehicle charger test prototype is built and tested under laboratory conditions. The results show that the maximum efficiency of the test prototype can reach 96.36%.

Key words: LLC resonant converter, variable load, soft switch, parameter optimization, resonant network

中图分类号:  TM46

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