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具有超宽电压范围的三路协调功率通道LLC变换器
A Three Coordinated Power Channels LLC Converter With Ultrawide Voltage Range
Jianglin Nie · Yuhao Deng · Jiangpeng Yang · Linghui Meng 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年9月
为实现超宽输出电压范围，本文提出一种具有三条协同功率通道的新型隔离式 LLC 谐振变换器。所提出的变换器具有三种工作状态，包含五种运行模式，可调节品质因数以获得更宽的增益范围。通过增加功率通道，该变换器能够降低谐振槽和开关的应力，从而进一步提高功率等级并实现软开关。为确保增益平稳过渡和获得更宽的增益范围，变压器的匝数比是在考虑三种不同工况的情况下进行设计的。最后，搭建了一台 1 kW 的样机来验证所提出拓扑的有效性。结果证实该变换器的输出电压范围可达八倍，峰值效率为 96%。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项三通道协调LLC谐振变换器技术对我们的储能系统和光伏逆变器产品线具有重要的战略价值。该技术实现了8倍的超宽输出电压范围和96%的峰值效率，这恰好契合了我们在多场景应用中面临的核心技术挑战。 在储能系统领域，该技术的超宽电压范围特性可有效应对电池全生命周期内的电压波动问...
用于电力电子变换器集成电力系统的电磁暂态仿真分裂状态空间方法
Splitting State-Space Method for Converter-Integrated Power Systems EMT Simulations
Xiaopeng Fu · Wei Wu · Peng Li · Jean Mahseredjian 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2024年12月
随着电力系统中电力电子设备的广泛应用，精确掌握其动态特性对系统设计、控制与保护分析至关重要。为此，常需高保真但耗时的电磁暂态（EMT）仿真。本文提出一种具备数值误差控制的高效分裂状态空间方法，通过通用解耦原理将系统状态方程分解，基于状态矩阵时变部分的分离，结合自动开关分组与开关邻接状态变量识别，定位最小开关状态相关子电路拓扑。采用多阶精度指数分裂公式求解并重构子方程，并利用指数分裂格式加速矩阵指数计算。该方法在含直流负载的配电网、LLC谐振变换器、大规模风电场及MMC电路等多种场景下验证了准确性...
解读: 该分裂状态空间EMT仿真方法对阳光电源的多个产品线具有重要应用价值。首先，LLC谐振变换器仿真可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的高频隔离DC-DC设计优化。其次，高效的开关状态识别算法有助于PowerTitan等大型储能系统的多模块并联建模与控制策略验证。方法的数值误差控制特性可提...
一种简化混合双桥LLC谐振变换器以减少无源器件及损耗用于应急电源
Simplified Hybrid Dual-Bridge LLC Resonant Converter With Reduced Passive Components and Loss for Emergency Power Supply
Bo Hu · Jun Wang · Zipeng Ke · Jiatao Yao 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
在电感-电感-电容（LLC）谐振变换器的总损耗中，无源器件损耗占比已达关键程度。为此，本文提出一种简化的混合双桥LLC谐振变换器，通过并联主LLC谐振变换器与有源钳位辅助桥变换器，降低无源器件损耗。借助辅助变换器的钳位作用，显著减小LLC变换器在整个范围内的关断电流。相比传统双桥结构，该拓扑仅需一个谐振腔，减少了无源元件数量，实现谐振元件成本降低26.5%，电感总体积减少13.8%。实验基于1.2 kW混合双全桥三支路原型验证，结果表明，在保持软开关性能的同时，无源器件损耗降低27%。
解读: 该简化混合双桥LLC谐振变换器技术对阳光电源储能及充电产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器的DC-DC隔离级，该拓扑可降低27%无源器件损耗，减少13.8%电感体积，直接提升PowerTitan大型储能系统的功率密度和效率。对车载OBC充电机和充电桩产品，单谐振腔设计可降低26.5%谐振元件...
在宽工况范围提高谐振变换器族效率的设计程序和控制方法
A Design Procedure and Control Method for Improving Efficiency of a Family of Resonant Converters Over Wide Operating Conditions
Jasem Shahsevani · Reza Beiranvand · IEEE Access · 2025年1月
谐振变换器被公认为高效变换器,在电动汽车、电池充电器和光伏电池等各行业有众多应用。然而轻载或空载条件下效率低是主要挑战之一,当开关频率在输出电压调节期间显著偏离谐振频率时出现,导致高循环电流和开关谐波值。本文针对谐振网络电路中具有并联元件的谐振变换器提出新设计程序和控制方法,解决轻载或空载低效率问题。该控制算法基于频率调制方法,同时利用谐振网络电路中的可变电容或电感。通过设计各变换器在开路和短路谐振频率间运行,并通过改变电压增益-频率特性在谐振频率附近运行调节输出电压,循环电流得到良好限制。为验...
解读: 该谐振变换器设计技术对阳光电源车载OBC和储能DC-DC变换器产品线有重要应用价值。阳光OBC需要在宽输入电压和负载范围保持高效率。LLC谐振拓扑与阳光DC-DC产品技术路线一致。可变电容或电感的控制方法可应用于阳光谐振变换器的效率优化。轻载高效率特性对阳光待机功耗降低和能效提升有价值。该研究验证的...
脉冲阶梯调制高压电源驱动电路能量供给与控制协调方法研究
Research on the Energy Supply and Control Coordination Method of Drive Circuit in Pulse-Step-Modulation High-Voltage Power Supply
Linxiang Ou · Wenguang Chen · Tianyi Duan · Cheng Yang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
脉冲阶梯调制（PSM）电源是一种多模块串联输出的高压电源，广泛应用于加速器、微波发生器等装置。当前PSM电源存在动态响应慢、控制光纤多、模块供电电路复杂等问题，导致电气结构复杂、体积庞大。本文提出采用LLC谐振变换器为各模块主电路提供直流电压，并在驱动电路中将电源与控制信号合成一路信号，通过高压电缆协调传输，接收端再将其分离为直流电源和控制信号。研制了15级模块样机，实现了重复频率达33 kHz的阶梯三角波、准方波及调制波输出，上升时间可调。该方法可拓展应用于级联多电平变换器与Marx发生器。
解读: 该PSM电源的能量供给与控制协调方法对阳光电源储能与功率变换产品具有重要借鉴价值。其LLC谐振变换器供电方案可应用于ST系列储能变流器的多模块供电优化，降低辅助电源复杂度；电源与控制信号合成传输技术可简化PowerTitan大型储能系统的模块间通信架构，减少光纤数量和布线成本。多级串联快速响应控制思...
一种面向大电流应用的高性价比混合Si/SiC双桥并联LLC谐振变换器
A Cost-Effective Hybrid Si/SiC Dual Bridge Parallel LLC Resonant Converter for High-Current Application
Zipeng Ke · Jun Wang · Bo Hu · Chao Zhang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
基于SiC的双桥并联LLC谐振变换器具有低电流应力和高效率的优点，但成本较高。本文提出一种低成本混合Si/SiC双桥并联LLC变换器，由大电流低成本Si IGBT桥臂与小电流SiC MOSFET桥臂构成，显著降低系统成本。得益于Si IGBT桥臂的软开关特性，该混合结构在开关损耗方面可媲美全SiC设计。同时，通过拓扑重构减少了谐振元件数量，进一步降低损耗与成本。实验研制了6 kW样机，结果表明，在高输出功率下总损耗相当，而开关器件成本降低51.7%，谐振元件成本降低22.9%，总体成本降低31....
解读: 该混合Si/SiC双桥并联LLC技术对阳光电源储能与充电产品具有重要应用价值。在ST系列储能变流器的DC/DC隔离级，可采用此混合方案替代全SiC设计，在保持高效率的同时降低31.6%成本，显著提升PowerTitan大型储能系统的性价比。对于大电流充电桩（如液冷超充），该拓扑的低电流应力特性与谐振...
一种用于宽输出电压范围应用的新型多模式AC-DC LLC谐振变换器
A Novel Multimode AC-DC LLC Resonant Converter for Wide Output Voltage Range Applications
Haolei Meng · Hanjing Dong · Xiaogao Xie · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年11月
本文提出了一种适用于超宽输出电压范围电动汽车（EV）应用的新型多模式交直流 LLC 变换器。通过将图腾柱式 Boost 功率因数校正（PFC）变换器与全桥（FB）LLC 谐振变换器集成，并采用小容量母线电容，所提出的变换器能够以单级、准单级或两级模式运行，有效扩展了输出电压范围。此外，还提出了一种适用于不同模式的统一控制方案，以同时实现输出调节和功率因数校正。通过优化控制策略可实现不同运行模式之间的平滑切换。对所提出变换器的详细工作原理和设计考量进行了分析与讨论。最后，搭建了一台额定输入电压为 ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项多模式AC-DC LLC谐振转换器技术具有重要的战略价值。该技术通过集成图腾柱Boost PFC与全桥LLC谐振转换器，实现了100-420V超宽输出电压范围，这与我们在电动汽车充电、储能系统双向变流器以及光储一体化解决方案中的核心需求高度契合。 该技术的核心创新在于...
基于级联半桥概念的固态变压器LLC谐振DC-DC变换器优化设计
Optimal Design of a LLC Resonant DC-DC Converter Based on the Stacked Half-Bridge Concept for Solid-State Transformer
Samuel S. Queiroz · Levy F. Costa · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
本文研究了两级固态变压器（SST）系统的直流/直流（DC/DC）级，该系统采用模块化方法实现，由多个电力电子积木（PEBB）以输入串联、输出并联（ISOP）的方式排列组成。每个PEBB基于一个作为直流变压器运行的 LLC 谐振变换器。本研究对模块化 DC/DC 级进行了深入分析，评估了将两电平（2L）变换器和堆叠半桥（HB）变换器作为 PEBB 的情况。本文提出了模块化 DC/DC 级的首个多目标设计方法，并对堆叠 HB 解决方案和 2L 解决方案进行了对比研究。此外，还论证并量化了堆叠 HB ...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文所提出的基于堆叠半桥拓扑的LLC谐振DC-DC转换器技术，对我们在固态变压器（SST）和高压储能系统领域具有重要的参考价值。 该研究采用模块化功率电子构建块（PEBB）的输入串联-输出并联（ISOP）架构，这与我们在大功率储能变流器和光伏逆变器中追求的模块化、可扩...
一种具有噪声抑制能力的LLC谐振变换器双脉冲开关模式
A Double Pulse Switching Pattern for LLC Resonant Converter With Noise Suppression Capability Under Extreme Light Load Operation
Ziang Li · Shuo Zhang · Zhaoyi Wang · Sheng Qu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
LLC 谐振变换器广泛应用于宽功率范围的场合。然而，当它们在极轻负载条件下应用时，其开关频率会比正常负载时高得多。因此，引入了间歇模式控制以降低高开关损耗并提高轻载效率。通过应用轨迹理论，实现了一种三脉冲开关模式，该模式达到了间歇模式策略的当前最高效率。然而，在极轻负载条件下（低于 10%），这种开关模式引入的间歇频率会远低于谐振频率，可能低于 20 kHz，从而导致严重的可听噪声。为解决这一问题，本文提出了一种双脉冲开关模式，该模式可确保更高的间歇频率，从而能在更宽的负载范围内消除可听噪声。本...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对LLC谐振变换器极轻载工况下的双脉冲开关策略具有重要的应用价值。在光伏逆变器和储能系统中，LLC谐振变换器广泛应用于DC-DC隔离变换环节，但在夜间、阴天或待机等极轻载场景下，传统控制策略面临开关频率过高导致的效率下降和可闻噪声问题，这直接影响用户体验和系统能效等级...