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不对称半桥LLC谐振变换器时域分析法

  • 2022-04-11 14:21
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  • 声明:出于相互学习的目的,将个人思考整理归纳供各位朋友一起交流讨论。由于本人水平有限,如有不足之处还请谅解。

    感谢各位朋友的支持,这是小编的第22篇原创贴。如果您恰好也对LLC谐振变换器感兴趣,希望对你有帮助,也欢迎一起交流讨论。

    《全桥LLC电路时域模型及其分析》一文中针对LLC谐振变换器FHA方法参数设计精度不高问题展开研究,提出了时域模型分析方法。

    根据时域分析法,我对不对称半桥LLC变换器进行建模分析。分析结果在这里和大家一起交流,希望对有兴趣的朋友有所帮助,也欢迎各位朋友一起参与讨论。

    不对称半桥LLC拓扑如图1所示。目前大多数参考文献基本采用FHA法、扩展函数法、以及状态空间法进行建模,也有一些文献提到了时域分析法。

    图1  不对称半桥LLC电路

    虽然FHA法忽略了高次谐波分量,在远离谐振频率处的误差明显变大,但确实也是一种容易理解和实用的工程方法,它可以有效指导谐振参数的设计。

    在查阅相关文献时,发现一篇讲全桥LLC时域分析方法。时域方法考虑了一个周期内所有由原边传输到副边的能量。看着时域公式很是复杂,主要是微分积分计算,其实借用软件进行分析,这个方法也不是很麻烦,只要资料整理完整,对于不同的电源指标,分析方法通用。

    LLC的工作原理已经讲的很多了,前面LLC专题我也有详细讲述,这里就不再赘述。LLC工作频率可以划分两个区域,即:区域1,开关频率小于谐振频率,fs<fr;区域2,开关频率大于谐振频率,fs>fr。

    区域1的工作波形如图2所示。

    (a)  半桥仿真波形

    (b)  全桥原理波形

    图2  区域1工作波形

    一个工作周期内负半周与正半周工作原理相似,这里以正半周为例进行分析。以t0时刻为起始点,正半周分为两个工作阶段,即:t0~t1,t1~t2,等效电路如图3所示。

    (a)  t0~t1                  (b)  t1~t2

    图3  等效电路图

    根据图3a等效电路可以计算电感电流时域表达式

    图3a根据KVL可得电容Cr两端电压表达式

    图3b等效电路的分析方法相同。根据边界条件联立方程组借助maple软件fslove函数求解。

    最后就可以绘制出时域下的增益曲线,如图4所示。

    图4  FHA与时域方程增益曲线对比

    图4中,可以看出在谐振点附近两种方法增益曲线十分接近,远离谐振频率点后,FHA法的增益曲线误差明显增大,所以时域分析法的精度高于FHA法,但时域分析法明显比FHA法复杂。

     

    欢迎各位工程师朋友提出您们的宝贵意见。

    参考文献

    [1] 王志刚,等.全桥LLC电路时域模型及其分析[J].电力系统自动化,2018,42(20):138-143+164.

    同是电子工程师,请一定不要吝啬你的赞!

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  • chenguo1982515

    LV.1

    2022-04-12 08:57

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    不错。能分享一下maple的绘图文档么?多谢了。

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  • 咸鱼1992

    LV.1

    2022-04-12 09:03

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    同求

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  • dy-dAjyKr9v

    LV.1

    2022-04-12 09:22

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    能分享一下maple的绘图文档么?

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  • 电源技能成长记

    LV.1

    2022-04-12 10:03

    @chenguo1982515

    不错。能分享一下maple的绘图文档么?多谢了。

    感谢支持!目前还没有maple文档,只是有些手算的拿maple来验证,每个工作状态分析方法是相同的。后面进行联立方程求解的过程没法手算,但是那一块儿我还没弄。

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  • 电源技能成长记

    LV.1

    2022-04-12 10:05

    @dy-dAjyKr9v

    能分享一下maple的绘图文档么?

    不好意思目前没做文档,软件只是用来验证自己手算的过程是否能对应上。后面的还没弄完,有机会我会更新的。个人觉得重点是分析思路和方法,整理需要一定时间。感谢支持!

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  • 电源技能成长记

    LV.1

    2022-04-12 10:07

    @咸鱼1992

    同求

    感谢支持!现在还没做文档,建议可以看论文,论文中的方法将的还是比较详细的。

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  • 电源技能成长记

    LV.1

    2022-04-12 14:21

    @

    图中的原理图是全桥LLC的原理图,仿真是半桥的,仿真图中没有标注时间坐标,所以就用原理图中的坐标了。

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  • dy-cZjHrCAM

    LV.1

    2022-11-27 11:52

    @

    前辈,您是否做过用这个时域分析模型去做小信号分析相关的工作呢

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  • zz052025

    LV.1

    2022-12-12 17:53

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    很不错,分析得很好!

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  • 杰伦没有brown

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    03-05 01:15

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    标幺化处理那块看不太懂啊

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