聲明:出于相互學習的目的,小編將個人思考整理歸納提供給各位朋友一起交流討論,由于本人水平有限,如有不足之處還請諒解。
感謝各位朋友的支持,這是小編的第21篇原創貼。如果您恰好也對LCC諧振變換器感興趣,希望對你有幫助,也歡迎一起交流討論。
如果對LLC諧振變換器感興趣的朋友,可以查閱“從零玩轉LLC諧振電源設計(完結)”。這里系統的講述了LLC變換器的原理及設計方法。
緊接上節內容”01 LCC諧振變換器―電感電流峰值計算解析“,本節著重討論變壓器匝比的確定方法。
下面進入正題……
這里首先給出LCC諧振變換器拓撲如圖1所示。還是依據上節參考文獻給出的參數,利用PSIM進行模型驗證,根據波形更容易進行理論分析,仿真出各節點的關鍵工作波形如圖2所示。
圖1 LCC諧振變換器
圖2 仿真波形
為了讓大家更清楚的知道每個變量表達的意思,這里將把模型主電路圖給出,如圖3所示。
圖3 LCC模型
本節主要討論變壓器匝比的計算方法,參考文獻中匝比n定義為次邊匝數比原邊匝數,這里和我們慣性思維定義的不同,文獻中遵循的是高壓側與低壓側之比。
定義:電流滯后電壓ψ,副邊整流二極管導通角θ。
在上一節中,討論了原邊諧振電感電流峰值的計算方法。這里在討論變壓器匝比計算的時候需要沿用上次的電流表達式的計算方法。
通過仿真波形(圖2)可以看出電感電流是正弦波,由于電容Cp的存在,部分電流由Cp流通,所以流經變壓器原邊繞組的電流就不是正弦波。根據圖2輸出電流與變壓器二次側電流的波形,通過積分運算,可以得到輸出電流與副邊電流峰值的關系。
式中:c[1]表示為副邊電流表達式,I[se_peak]表示為副邊電流峰值,c[2]表示為輸出電流。
這里可以將上述結果轉換為
副邊電流峰值表達式
根據變壓器變比關系可以得到原邊電流峰值表達式
接下來考慮變壓器一次側,電壓超前電流ψ,從輸入側向輸出側看,負載呈感性。采用傅里葉級數將方波進行分解,采用基波近似法(FHA)進行分析。
原邊方波的基波電壓有效值、電流有效值分別為
這里先不考慮變換器的效率,假設輸入有功功率等于輸出有功功率,即
將上式代入化簡可得變比n為
總結:本節主要應用了高數中的積分,傅里葉級數,三角函數相互轉換;以及物理中的功率守恒。由此可見再復雜的變換器原理分析,使用的依然是初中、高中、甚至是大學所學的最基礎的知識,重點就是在于知識的綜合應用。
這里補充一下上節關于”01 LCC諧振變換器―電感電流峰值計算解析“的第3種方法(也是文獻中所給出的結果)的由來。
同樣,采用功率守恒定律列寫功率守恒方程,即:
整理后可得電感峰值電流的第3種計算方法
參考文獻
高壓大功率場合 LCC 諧振變換器的分析與設計
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