拓扑篇丨LLC谐振变换器仿真建模与控制策略分析

LLC谐振变换器作为谐振开关技术的重要拓扑之一，具有高效率、调压特性好、宽负载变化范围内工作特性优良等特点，广泛应用于电源供应、电动汽车充电、LED照明、太阳能电池板系统以及工业自动化等多个领域。

上期内容中我们对 LLC谐振变换器的威廉希尔官方网站结构与工作原理进行了分析，了解到变换器最为常用的调制方式为脉冲频率调制（PFM）。今天继续为大家分享 LLC谐振变换器的仿真建模及控制策略分析。

一、威廉希尔官方网站设计

1、威廉希尔官方网站拓扑设计

LLC谐振变换器主要包含开关威廉希尔官方网站、谐振威廉希尔官方网站以及整流威廉希尔官方网站三个部分，这里以常用的全桥LLC变换器为例进行仿真分析，威廉希尔官方网站拓扑结构如下。

2、电源技术指标

• 输入额定电压Vin：150V；（130V~170V）

• 输出额定电压V0：200V；（180V~220V）

• 输出额定功率P：900W

• 谐振频率fr：100kHz

3、器件参数设计

3.1设计原则

在实际威廉希尔官方网站设计时，一般工作在欠谐振状态（fmfm，因此威廉希尔官方网站工作一般工作在fi~fr之间。

3.2参数计算

①计算变压器变比n。

确定输入电压范围Vimin、Vimax，额定输入电压Vinom，输出电压范围Vomin、Vomax，额定输出电压Vonom，额定输出功率Ponom：

②根据增益曲线并结合设计原则确定参数K值与Q值。

其中K一般取值在4~5（作为参考范围），这里取K=5；file:///C:UserschehairuAppDataLocalTempksohtml9476wps6.jpg选取范围一般在0.3~0.6（作为参考范围），这里取Q=0.5。

③计算副端输出负载电阻与原端等效电阻。

计算变压器副端输出负载电阻：

计算变压器原端等效负载阻值：

④确定谐振电感file:///C:UserschehairuAppDataLocalTempksohtml9476wps9.jpg和谐振电容file:///C:UserschehairuAppDataLocalTempksohtml9476wps10.jpg:

二、威廉希尔官方网站仿真

1、威廉希尔官方网站模型搭建

目前，威廉希尔官方网站仿真软件很多，本篇我们采用matlab中的可视化威廉希尔官方网站仿真软件包Simulink进行威廉希尔官方网站模型搭建。Simulink被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。它数据处理有效精细，运行速度较快，数据的格式兼容性好，数据后处理与分析方便。

①启动 Simulink

打开 MATLAB 软件，启动 Simulink；

②模块器件选择

点击“模块库浏览器”图标进行器件选择。以直流电压源为例，搜索“Elec trical Sources”，选择“DC Voltagte Source”，拖拽至模型搭建界面；

③参数设置

双击器件进行参数设置。以直流电压源为例，双击电压源图标会弹出参数设置界面，填入输入额定电压值“150”V即可;

④威廉希尔官方网站模型

重复上述步骤进行器件选择与参数设置后，按照威廉希尔官方网站拓扑结构对器件进行连接,得到的LLC谐振变换器模型如图：

2、开环调试

在搭建完成的威廉希尔官方网站模型的输入与输出端添加传感器模块，并接入示波器模块中进行波形观察，然后搭建驱动波形产生威廉希尔官方网站并输入至开关器件端，开环调试威廉希尔官方网站如图所示。

LLC谐振变换器常用脉冲频率调制（PFM）方式，通过调节开关频率进行输出电压调节。设置开关频率为100kHz，可以观察到输出电压为168V，然后设置频率为70kHz，可以观察到输出电压为183V。如此，威廉希尔官方网站输出电压波形符合预期，且可通过改变开关频率实现输出电压调节，符合威廉希尔官方网站控制规律。