毕业设计电流源型LCL谐振式变换器的研究(7)

H?2(1?wn)n1?3?j[(1?N)wn?Nwn]Q82 （3-1）

利用软件进行仿真则可以得到如下图形：

2.5H?w?????????8?2?n?????????2.1H?w?12?2?n?1.7H?w?16?2?n?1.3H?w?30?2?n?0.90.50.50.70.9w1.11.31.5图3-10变换器的电流增益曲线

图10为变换器的电流增益曲线，从图中可看到，Q值越小则电流增益曲线的顶点在频率越小处出现。那么当频率漂移时变换器的向上调节电流增益的性能就会变差，为保证频率漂移后变换器可经过适当的调节就实现输出电流的恒流，在设计时应取大的Q值。另一方面，在一个已经漂移的工作频率下，Q值大的区域曲线之间电流增益的差距小，即在同一工作频率下Q值越大变换器的恒流性能越好。

然而Q值的增大会使变换器中部分元件的电压电流应力[9-12]增大，对变换器的体积及效率有负面作用。也就是说我们不应该一味的追求品质因数的增大，虽然这样可以使变换器具有更好的恒流效果，但品质因数的变大，会使其他器件如电感、电容、变压器承受更大的压力，从而在设计上体积不得不变大，这样从整体来说，是不合理的。下面将进行关于此方面的仿真。从上一章中交流分析的等效电路中可分析得到谐振电感上的电流有效值及电

22

第3章 变换器品质因数的优化设计

容上的电压有效值为：

22?Uin? （3-2） Ilr?*28w0Lr??23?1?w?jQ(1?N)w?Nwnnn??8??2Q1?Nwn?jwn??8????Ucr?2Uin1?j*?28QNwn???223?Q(1?N)wn?Nwn??1?wn?j8?????? （3-3）

Ilk?2?UinQ （3-4） *28w0Lr??23?1?w?jQ(1?N)w?Nwnnn??8??????图11-13分别给出了谐振电感的电流有效值曲线和电容上的电压有效值曲线。在设计中，电感的体积与电感值、流过电感的电流的平方成正比。

30I?w???????30?2?n???????1020I?w?16?2?n?I?w?12?2?n??I?w??8?2??n??000.40.8w1.21.62图3-11电感Lr上的电流有效值曲线

从图11中可看到，当电路工作在谐振频率点时，电感Lr上的电流是最小的，Q值越大，则谐振电感的电流就越大，除此之外，我们在图上还可以看出在偏离谐振频率点的地方，电感Lr和开关管上的电流随着值的Q增大

23

而增大。

25I?w?????????30?2?n?????????20I?w?16?2?n?15I?w?12?2?n?10I?w?8?2?n?5000.40.8w1.21.62图3-12电感Lk上的电流有效值曲线

图12给出的是电感Lk上的电流有效值，从图中可看到，在谐振点时电流的大小与品质因数无关，但偏离谐振点时，其电流值随着Q值的增大而增大。因此变压器原边电流也是随着Q值的增大而增大的。

140U?w?????????30?2?n?????????120100806040200U?w?16?2?n?U?w?12?2?n?U?w?8?2?n?00.40.8w1.21.62图3-13电容Cr上电压有效值曲线

从图13可看出，在谐振频率点附近谐振电容两端的电压随着Q值的增大而减小。这样在选择电容时我们应该选择体积较小的，那就是说两端承受的电压应该较小一些。

24

第3章 变换器品质因数的优化设计

结合以上分析可得，随着Q值的增大，电感lK上和变压器原边的电流量增大，由图可得电感量随Q值的增大而减小，但由于电流对电感体积的影响程度比电感量大，所以电感的体积是随着Q值的增大而增大的；另一方面，电感lK和变压器的铜损也会随着Q值的增大而增大。电容Cr上的电流为lK 和lr的电流差，也是随着Q值的增大而增大的，当Q值大到一定值以后，电容的等效串联电阻也会产生较大的损耗，影响Q换器的效率。另外，当变换器偏移谐振 电感lr和开关管上的电流都随着频率点工作时，值的增大而增大，电感lr会存在与lK一样的问题，开关管的导通损耗也会随Q值的增大而增加。因此，从体积和效率的角度考虑，应取小的Q值。

在选择Q值时应兼顾变换器的恒流特性总之，与体积、效率，在保证体积和效率满足要求的前提下尽可能取大的Q值使变换器的恒流性能更好。所以当要选择品质因数时，应该综合考虑，这样才能选择适当的品质因数。

3.2 本章小结

在本章主要是通过MathCad软件仿真对品质因数进行优化仿真，主要是关于品质因数选择对电感和电流的影响，以及对电流输出的影响，怎样选怎择品质因数在其中起到很重要作用。

25

第4章 控制电路的设计

4.1 控制电路电流反馈设计

4.1.1 反馈电路设计理念

由于LCL谐振式变换器实现的是恒流输出，那么要进行反馈设计就需要把电流引出来，从而可以与基准值进行比较，那么才能实现真正的控制，用电流进行反馈往往是把电流信号变成电压信号，可以进行电压比较从而实现反馈电路的完成。把电流变成电压信号望望有两种方法完成，第一种是在负载处加一个小电阻，把此电阻的电压引出来，这样可以实现；第二种是在输出端加一个电流互感器把电流引出来，这样也可以实现。在此我将采取第一种方法，在负载处加一个小负载。

下一步将进行电压反馈控制，把引出来的电压与基准电压进行比较，在经过PI比例积分进行调节，从而再通过此差值电压控制开关频率，实现闭环控制。

4.1.2 具体的设计方案

电流反馈控制电路如下图所示：

2.5k2k51uf1K1k0.6255k图4-14电流反馈电路

在网上查询可知，TL431内部的基准电压可以在2.5V到36V之间进行变化，但我们是在输出电阻串上一个小电阻从而引出电压，这个电阻是越小

26

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库毕业设计电流源型LCL谐振式变换器的研究(7)在线全文阅读。