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2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P1,新型LLC串聯諧振零電壓推挽式直流轉換器ANovelLLCSeriesResonantZVSPush-PullDC/DCConverter,南台科技大學電機工程系,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P2,大綱,摘要研究動機與目的零電壓零電流轉換器介紹架構簡介電路操作原理模擬與實驗結果結論參考文獻,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P3,摘要,本文討論一種LLC串聯諧振零電壓推挽式直流轉換器，此架構具有電流漣波小、高效率之優點。實驗中以LLC串聯諧振為主要架構，結合變壓器本身的漏電感與激磁電感、諧振電容、輸出整流二極體，主開關在導通與截止時可以操作於零電壓或零電流狀態，而輸出整流二極體也可達到零電流切換。關鍵字LLC串聯諧振、推挽式,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P4,研究動機與目的,,在全球環保節能的要求下，傳統交換式電源供應器設計中，為了縮小磁性元件體積，而提高切換頻率，但易造成功率開關的切換損失增加與突波損失增大及EMI干擾，為了提升轉換效率，達到節省能源目的，進而發展柔性切換技術。諧振式轉換器中以LLC諧振式轉換器最受歡迎，透過良好之設計，可利用寄生元件作為其諧振槽，有助於縮小磁性元件之體積。,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P5,零電壓零電流轉換器介紹1/3,傳統式PWM轉換器利用PWM技術來控制功率晶體之導通與截止時間。優點1.經由切換頻率的提高，使得儲能元件的體積大幅縮減。缺點1.功率晶體切換時，因存在寄生電容，功率晶體之端電壓或電流並非瞬間為零，造成切換損失。2.隨著切換頻率的提高，寄生元件造成的切換損失越嚴重。3.功率晶體高頻切換會產生與，使得儲能元件的體積大幅縮減。,傳統式PWM,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P6,零電壓零電流轉換器介紹2/3,零電壓PWM轉換器將共振元件放置在非主要能量的傳輸路徑上，減少傳導損失，並在主開關turnon前，先將輔助開關turnon形成共振迴路，產生瞬態共振，主開關上的電壓或電流共振至零，再進行切換。優點1.主開關只在切換瞬間產生瞬態共振，可減少高電壓大電流造成的元件應力和傳導損失。缺點1.僅在主開關turnon時達到零電壓，或主開關turnoff時達到零電流，非兩者兼具。,零電壓PWM,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P7,零電壓零電流轉換器介紹3/3,零電壓-零電流PWM轉換器在主開關導通off→on的前瞬態與截止on→off的後瞬態，輔助開關先turnon形成共振迴路，讓主開關上的電壓及電流共振至零，達到零電壓-零電流，減少切換損失，在切換週期內，產生兩次瞬態共振。優點1.能降低元件應力與傳導損失，提高切換效率，並可定頻控制。缺點1.輔助開關在一個切換週期內必須產生兩次瞬態共振，驅動電路較複雜。,零電壓-零電流PWM,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P8,架構簡介,傳統推挽式轉換器,優點1.變壓器鐵心利用率高。2.不需隔離電路。3.開關驅動容易。缺點1.開關元件所承受之電壓應力為輸入電源的兩倍。2.在大電流負載情況下，輸出側導通損失較大的問題。,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P9,傳統推挽式轉換器操作原理1/4,模式一,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P10,傳統推挽式轉換器操作原理2/4,模式二,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P11,傳統推挽式轉換器操作原理3/4,模式三,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P12,傳統推挽式轉換器操作原理4/4,模式四,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P13,LLC串聯諧振推挽式直流轉換器,LLC串聯諧振推挽式直流轉換器電路架構,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P14,LLC串聯諧振推挽式直流轉換器操作原理1/6,模式一,,主開關turnon，輔助開關turnon,二極體，turnon,,,,,,,,,,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P15,LLC串聯諧振推挽式直流轉換器操作原理2/6,模式二,,主開關turnon，輔助開關turnon,二極體，turnoff,,,,,,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P16,LLC串聯諧振推挽式直流轉換器操作原理3/6,模式三,,主開關turnoff，輔助開關turnoff,,,,,,,,,,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P17,LLC串聯諧振推挽式直流轉換器操作原理4/6,模式四,,主開關turnoff，輔助開關turnoff,二極體，turnon,,,,,,,,,,,,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P18,LLC串聯諧振推挽式直流轉換器操作原理5/6,模式五,,主開關turnon，輔助開關turnon,二極體，turnon,,,,,,,,,,,,,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P19,LLC串聯諧振推挽式直流轉換器操作原理6/6,,主開關turnon，輔助開關turnon,二極體，turnoff,,,,,,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P20,模擬與實驗結果1/3,,,,,,,,,,,,,,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P21,模擬與實驗結果2/3,,,,,,,,,,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P22,模擬與實驗結果3/6,,,,,,,,,,,,,,,,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P23,結論,高頻切換技術可以有效降低磁性元件與濾波電容的體積，使得電力轉換器的單位功率密度提高，隨著切換頻率的提升，功率開關的切換損失將相對增加。轉換器要達到高頻高效率之要求，首先要克服非理想功率開關的切換損失及輸出整流二極體的導通損耗，零電流零電壓轉移ZCZVT柔切技術與同步整流技術是克服上述問題最有效的方式。,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P24,參考文獻,,Wei.Chen,ZhengyuLu,“ANovelZVSPush-PullTypeLLCSeriesResonantDC/DCConverterforHybridFuelCellPowerSystems,”IEEEAPEC.SeventeenthAnnual.Vol.2,pp.1651–1656,March2008.2.YishengYuan,LiuchenChang,“ANewLCL-ResonantPush-PullDC/DCConverterforInverterApplications,”IEEEPowerElectronics.Vol.17,pp.261–264,Jan2007.賴建志，“具有同步整流技術之零電流零電壓柔切轉移順向式DC/DC電力轉換器之研製,”國立成功大學電機工程學系碩士論文，2004年。李致翔，“電流饋入型零電壓零電流切換之推挽式直流轉換器分析與設計,”私立南台科技大學電機工程學系碩士論文，2008年。朱慶隆，李致翔，詹忠穎，“電流原CL共振式零電流推挽式直流/直流轉換器,”第六屆-台灣電力電子研討會pp.1-6,September2007.,2021/3/2,南台科技大學電力電子實驗室,P25,,報告結束謝謝指教,
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