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研究生:陳平昇
研究生(外文):Ping-Sheng,Chen
論文名稱:錯相式三階定頻LLC諧振轉換器研製
論文名稱(外文):Interleaved Three-Level Fixed-Frequency LLC Resonant Converter
指導教授:吳黎明
學位類別:碩士
校院名稱:健行科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:三階轉換器錯相式模組LLC諧振轉換器零電壓切換脈寬調變
外文關鍵詞:Three-level converterInterleaved moduleLLC resonant converterZero voltage switchingPulse width modulation
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本論文提出以定頻PWM控制策略取代傳統相移式的調變方法,用以實現高效率錯相式三階 LLC 諧振轉換器,所得研究成果適合用於各種需要處理高壓、高功率及高穩定性的DC-DC轉換場合。所提轉換器由兩組並聯的三階LLC諧振模組組成,可有效降低各模組的功率需求,同時以頻率固定但錯相90°操作,以維持最佳頻率操作點,並降低輸出電壓漣波。電路的其他優點則包括開關電壓應力僅是輸入電壓的二分之一、全負載範圍內開關可零電壓導通、控制方法簡單、電磁干擾濾波器效果改善等。
本論文從介紹半橋諧振理論開始,接著說明以PWM操控諧振轉換器的原理,並討論適合諧振使用之PWM調控模式,此外,並以最糟設計情況進行電路設計,以預留控制餘裕度。最後進行切換頻率50kHz與功率1.2kW、輸入電壓520V與輸出電壓48V之錯相式三階LLC諧振轉換器原型電路的模擬與實作,並以數位訊號處理器TMS320F28035為控制平台,以驗證理論與分析。實驗結果顯示所提PWM控制方法可成功用於三階LLC諧振電路之控制,錯相式電路的輸出電壓漣波可改善50%,最大能源轉換效率為98%,額定全載效率則為94.9%。


This thesis proposes to utilize the fixed-frequency PWM control strategy to replace the traditional phase-shift modulation for realization of a high-efficiency interleaved three-level LLC resonant converter. Result obtained from this research is suitable for application in areas where high voltage, high power, and high stability DC-DC conversion is required. The proposed converter consists of two modules of three-level LLC resonant converter, in which the switching frequency is kept fixed and phase angle between modules is 90° shifted. Major advantages of such converter design include smaller power required by modules, fixed-frequency optimal operating point, and smaller output ripples. Other merits like switch stress is half the input voltage, switch turns on at zero voltage over full load range, control algorithm is simpler, and electromagnetic interference filters become more effective are also attributes of the converter.
The thesis starts with the introduction of the basic theory behind half bridge resonant conversions. Then the principle of PWM operation in resonant converters is addressed and the PWM pattern that is appropriate for resonance applications is discussed. In addition, the design algorithm based on the worst case is applied for control margin reservation. Finally an interleaved LLC resonant converter of 50kHz and 1.2kW, with input voltage 520V and output voltage 48V, is simulated and implemented to verify the theory and analysis, in which the Digital Signal Processor TMS320F28035 is used as a control platform. The result obtained from experiments shows that the resonant converter can be successfully controlled by the fixed-frequency PWM method. The output voltage ripple can be improved by 50%. The maximum converter efficiency measured is 98% and is 94.9% at rated condition.


摘  要 i
Abstract ii
誌  謝 iii
目  錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
符號說明 x
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究動機與目的 3
1.4 各章節簡介 5
第二章 基本諧振轉換電路 6
2.1 簡介 6
2.2 串聯諧振電路 7
2.3 並聯諧振電路 10
2.4 串並聯諧振電路 13
2.5 LLC諧振電路 16
第三章 LLC定頻諧振轉換器分析與設計 20
3.1 簡介 20
3.2 諧振電路PWM控制原理 22
3.3 電路工作原理分析 25
3.4 電路參數設計 32
第四章 控制電路設計與軟體規劃 36
4.1 介紹 36
4.2 微控制處理器功能說明 38
4.3 週邊電路規劃 40
4.4 軟體規劃 42
第五章 模擬與實驗結果 46
5.1 介紹 46
5.2 系統模擬性能驗證 49
5.3 實作電路性能驗證 59
5.3.1 單組600W三階定頻LLC諧振轉換器 59
5.3.2 錯相1200W三階定頻LLC諧振轉換器 68
5.4 整體電路效能 77
5.5 電路板設計 83
第六章 結論與未來展望 89
6.1 結論 89
6.2 未來建議 90
參考文獻 91
簡歷 93



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