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中图分类号TM461论文编号102870312-S196学科分类号080804硕士学位论文基于LLC谐振变换器的高压母线变换器的研究研究生姓名冒小晶学科、专业电力电子与电力传动研究方向功率电子变换技术指导教师阮新波教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一二年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringHigh-VoltageBusConverterBasedonLLCResonantConverterAThesisinElectricalEngineeringbyMaoXiaojingAdvisedbyProfessorRuanXinboSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2012承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文I摘要中间母线架构是分布式电源系统的一种重要形式，将AC/DC变换器中的DC/DC变换器与中间母线变换器合并为一个高压母线变换器，可以避免隔离、变压等功能的重复，减少功率变换级数。LLC谐振变换器可以实现开关管的软开关，提高变换效率和功率密度。本文研究基于LLC谐振变换器的高压母线变换器。本文首先分析了LLC谐振变换器的工作原理与工作特性，分析结果表明，当LLC谐振变换器的开关频率等于或小于谐振频率时，副边整流二极管可以实现零电流开关。并且，当LLC谐振变换器工作于谐振频率点时，变换器的输出电压与负载无关，且效率最高。为了进一步提高变换器的效率，本文采用同步整流方法减小整流管损耗，详细分析了同步整流管驱动电路的工作原理。基于上述理论分析，本文完成了一台1kW的原理样机，进行了实验验证。实验结果表明，该变换器的原边开关管实现了零电压开关，副边整流二极管实现了零电流开关。所采用的同步整流驱动电路能够提供准确快速的驱动信号，采用同步整流代替二极管整流可以提高变换器的效率。最后，本文对LLC谐振变换器各部分的损耗进行了详细分析，并计算了其变换效率。分析结果表明，变换器在轻载和满载时的主要损耗分别为变压器损耗和整流二极管损耗。关键词：分布式电源系统，母线变换器，LLC谐振变换器，同步整流，损耗分析基于LLC谐振变换器的高压母线变换器的研究IIABSTRACTIntermediatebusarchitectureisanimportantformofdistributedpowersystem.Combiningthedc/dcstageofthefront-endac/dcconverterwiththeintermediatebusconvertercanavoidthefunctionsrepetitionsuchasgalvanicisolationandvoltagetransformation,andreducethestageofpowerconversion.Theresultedconverteriscalledhigh-voltagebusconverter.LLCresonantconverterhastheadvantageofhigheffiencyandhighpowerdensity.Thisthesisisdedicatedtothedevelopmenyofthehigh-voltagebusconverterbasedonLLCresonantconverter.ThisthesisanalyzestheoperationprincipleandcharacteristicsoftheLLCresonantconverter,anditisfoundthattherectifierdiodecanrealizezero-current-switching(ZCS)whentheswitchingfrequencyisnothigherthantheresonantfrequency.Besides,theoutputvoltageofconverterisindependentwiththeloadwhenLLCresonantconverteroperatesattheresonantfrequency,andthehighestefficiencycanbeachieved.Inordertofurtherimprovetheefficiency,thesynchronousrectificationisappliedtoreducethelossesoftherectifier.Therequirementsofthedrivecircuitforthesynchronousrectifierarediscussed,andtheoperatingprincipleofthedrivecircuitispresented.A1kWprototypehasbeenfabricatedandtestedinthelab.TheexperimentalresultsshowthattheLLCresonanrconverterrealizeszero-voltage-switchingforthepowerswitchesandZCSfortherectifierdiode.Theadoptedsynchronousrectifierdrivecircuitcanprovidequickandaccuratedrivesignal,andtheapplicationofsynchronousrectifierinsteadofdioderectifiercanimprovetheefficiencyoftheconverter.Finally,thelossesoftheLLCresonantconverterisanalyzedandcalculated,andthelossdistributionisdepicted.Theresultsshowthatlossoftransformerandlossofrectifierdiodearethemainlossunderlightloadandfullload,respectively.Keywords:Distributedpowersystem,Busconverter,LLCresonantconverter,SynchronousRectifier,Lossanalysis.南京航空航天大学硕士学位论文III目录第一章绪论..........................................................................................................................................11.1直流分布式供电架构..............................................................................................................11.1.1集中式架构...................................................................................................................11.1.2分布式架构...................................................................................................................21.1.3中间母线式架构...........................................................................................................21.1.4高压母线变换器............................................................................................................31.2高压母线变换器......................................................................................................................31.2.1电路拓扑.......................................................................................................................31.2.2副边整流电路...............................................................................................................51.2.3控制方式.......................................................................................................................51.3本文研究内容及意义..............................................................................................................6第二章LLC谐振变换器的工作原理与特性......................................................................................82.1LLC谐振变换器的工作原理..................................................................................................82.1.1LLC谐振变换器的工作模式.......................................................................................92.1.2LLC谐振变换器的模态分析.....................................................................................102.2LLC谐振变换器的基本特性................................................................................................112.2.1基波分量分析法..................