交错并联双向LLC谐振变换器及其集成磁件设计

摘要

变换器是能量传输中很重要的组成部分，因而提高其工作效率成为近年来的研究热点。本文在研究双向LLC谐振变换器和交错并联LLC谐振变换器的基础上，分析了交错并联双向LLC谐振变换器在理想工作频率区间内的工作特性和工作原理，得到输入阻抗和电压增益的表达式，为分析变换器的具体工作范围、选取谐振元件参数提供了理论依据。同时，为满足从轻载状态到满载状态均能实现零电压开通，提出了ZVS实现条件。提出一种“UIU”型集成电感结构，通过分析集成电感的磁通分布，建立了电路模型和改进电路模型,从而得出自感、互感和漏感的计算公式，并给出集成电感的设计方法。通过Maxwell仿真和实验验证了“UIU”型集成电感结构设计的正确性，得出“UIU”型集成电感与传统集成电感相比具有磁通密度分布更均匀、电感量大，磁芯利用率高、不易饱和等优势。应用于交错并联双向LLC谐振变换器中，具有结构简单，效率高等优点。根据变换器的工作特性和ZVS实现条件对谐振网络参数进行具体分析和计算，同时依据参数设计了一种“UIU”磁芯结构的变压器，与传统变压器相比具有更高的功率密度。通过Saber仿真对谐振参数的可行性和所选器件的可靠性进行了相应的验证。随后建立一台1KW的试验样机进行实验，实验实现了变换器在全负载范围内均有较高的传输效率，进一步验证了理论的正确性。

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