基于LLC隔離的光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)方案

　　由于增加了一個(gè)諧振電感，LLC諧振電路具有兩個(gè)諧振頻率，一個(gè)是諧振電感Lr 和諧振電容Cr 的諧振頻率fr ，另一個(gè)是Lm 加上Lr 與Cr 的諧振頻率fm 。計(jì)算公式如下：

　　在串聯(lián)諧振電路中，工作頻率fs 高于fr 時(shí)才能保證開關(guān)管工作在ZVS狀態(tài)，而在LLC電路中，只要保證fs 高于fm 就能實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的ZVS.下面對(duì)它的工作過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

　　LLC電路根據(jù)開關(guān)頻率范圍可以分為四種模式，本文只討論fr》fs》fm 模式下的工作原理，一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)整個(gè)工作過(guò)程如下所述，工作波形如圖3所示，PS1 ，PS2 分別為Q1 ，Q2 的驅(qū)動(dòng)脈沖波形：

　?。?t0 - t1 ］階段：t0 時(shí)刻諧振電流為負(fù)，Q1 體二極管導(dǎo)通，Q1 兩端電壓鉗位在0，此時(shí)讓Q1 導(dǎo)通為零電壓導(dǎo)通。能量從電源正極流向C1 ，C2 中點(diǎn)，Lr ，Cr 諧振，諧振電流ILr經(jīng)過(guò)開關(guān)管Q1 并以正弦形式逐漸上升，流過(guò)變壓器原邊的電流IT1為諧振電流ILr與勵(lì)磁電流ILm之差，變壓器原邊電壓極性上正下負(fù)，副邊極性也為上正下負(fù)，因此D1 、D4 自然導(dǎo)通，變壓器原邊電壓被鉗位在nVo（n 為變壓器變比），勵(lì)磁電流線性上升。

　　經(jīng)過(guò)半個(gè)周期諧165現(xiàn)代電子技術(shù)2013年第36卷振時(shí)Q1 仍處于導(dǎo)通狀態(tài)。半個(gè)周期之后諧振電流開始減小，勵(lì)磁電流繼續(xù)線性上升，t1 時(shí)刻諧振電流與勵(lì)磁電流相等。

　?。?t1 - t2 ］階段：t1 時(shí)刻諧振電流ILr等于勵(lì)磁電流ILm，變壓器原邊電壓為0，副邊電壓也為0，副邊整流二極管全部截止，原邊不再向副邊提供能量，勵(lì)磁電感Lm開始參與諧振。由于Lm 要比Lr 大很多，LLC諧振周期明顯變長(zhǎng)，所以諧振電流基本不變。t2 時(shí)刻Q1 關(guān)斷。

　?。?t2 - t3 ］階段：t2 時(shí)刻Q1 關(guān)斷，此時(shí)Q2 也處于關(guān)斷狀態(tài)，電路進(jìn)入死區(qū)時(shí)間。諧振電流ILr對(duì)Q2 的結(jié)電容放電，當(dāng)它的電壓降到0時(shí)，體二極管導(dǎo)通，變壓器原邊繞組極性變?yōu)樯县?fù)下正，副邊整流二極管D2 、D3 自然導(dǎo)通，勵(lì)磁電感Lm 電壓被輸出電壓鉗位，不再參與諧振。諧振電流開始以2π LrCr 為周期程正弦規(guī)律減小，勵(lì)磁電流線性減小。t3 時(shí)刻Q2 零電壓開通。

　?。?t3 - t4 ］階段：t3 時(shí)刻Q2 零電壓開通，與第一階段類似，Lr 、Cr 諧振，諧振電流以正弦形式減小，勵(lì)磁電流線性減小。t4 時(shí)刻諧振電流等于勵(lì)磁電流。

　　［ t4 - t5 ］階段：t4 時(shí)刻開始變壓器原邊電壓為0，副邊整流二極管全部截止，原邊不再向副邊提供能量，勵(lì)磁電感不再被輸出電壓鉗位，開始參與諧振。LLC諧振電流基本不變。

　　［ t5 - t6 ］階段：與［ t2 - t3 ］階段類似，電路進(jìn)入死區(qū)時(shí)間，Q1 、Q2 全部關(guān)斷，諧振電流ILr對(duì)Q1 的結(jié)電容充電，當(dāng)它的電壓等于電源電壓時(shí)，體二極管導(dǎo)通，變壓器原邊繞組極性上正下負(fù)，副邊整流二極管D1 、D4 自然導(dǎo)通，勵(lì)磁電感Lm 電壓被輸出電壓鉗位，不再參與諧振。

　　諧振電流開始以2π LrCr 為周期程正弦規(guī)律增大，勵(lì)磁電流線性增大。t6 時(shí)刻Q1 零電壓開通，開始進(jìn)入下一個(gè)周期。

　　在［ t1 - t2 ］階段和［ t4 - t5 ］階段，假設(shè)諧振電流不變，設(shè)為Im ，則輸出電壓Uo 可表示為：

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