文 献 综 述
1 研究意义
LLC谐振变换器是在保持开关管占空比不变的情况下，通过控制开关频率来调节输出电压，不存在输入电压范围宽时占空比严重偏离的情况，所以它的掉电维持时间特性比较好。并且由于输入电压的增大，谐振槽路电流峰值减小，会使得开关管通态损耗、关断损耗都在减小，所以LLC谐振变换器非常适合应用在输入电压较宽的场合。LLC谐振变换器中最主要的功率损耗为开关损耗，因此课题要求对LLC谐振变换器进行建模和控制方法验证，减小LLC变换器中开关器件的开关损耗。通过本课题的研究，可提高学生理论分析能力并培养学生工程实践能力，运用所学知识分析和解决问题的能力，锻炼和提高学生的综合素质。
2 国内外研究现状
电动汽车的电能存储如燃油，新能源电动汽车以电池存储的电能为动力，在广泛推广的过程中，必须完善好蓄能等后续保障工作。电动汽车充电装置是电动汽车广泛发展应用的重要组成部分，也是实现新能源电动汽车产业推广的重要保障。电动汽车产业化的同时，充电机的研发也应纳入发展规划。电动汽车消耗电能后需对电池充电，充电的速度是限制电动汽车发展的重要因素。因此，电动车充电机的研发必须能够满足体积小、功率密度大、充电效率高等要求，以缩短汽车电池充电时间，减少充电过程中的能源浪费，节约成本。
为了缩短汽车的充电时间，提高工作效率，需要提高充电机中变换器的工作频率。另外，充电机的高频化也能大大缩小变换器的体积。电动汽车充电机中变换器的电路拓扑一般包括PWM变换器、移相全桥变换器、串并联谐振变换器等。充电机开关频率的提高会大大增加充电过程中的开关损耗，这将严重影响汽车充电的效率，也不利于电能的节约利用。因此，充电机开关频率的高频化必须考虑变换器的开关方式。
开关方式分为软开关电路和硬开关电路。所谓的硬开关电路指的是开关管在电压或者电流不为零的情况下，对电路进行开通或者关断，这个过程中会存在严重的电能浪费，引发寄生电容和分布电感的振荡，在大电流高电压的情况下，开关管发热严重，甚至会烧坏开关管。软开关电路是在电路开通或者断开前，先让开关管的电流或者电压降低为零。这样可有效减小开关损耗，提高电路电能的利用率。软开关一般采用电感和电容，利用谐振的方式实现，适到开关过程中的零电压导通（ZVS）或者零电流关断（ZCS）。因此，在强调高频化和高效率的背景下，硬开关电路不能适用于开关频率高的电路中，软开关技术得到了广泛的关注与研究。软开关技术的利用不仅解决了开关损耗严重的问题和开关过程中电路易振荡的问题，而且也有利于开关电源向着小型化和模块化方向发展。
谐振变换器实现软开关的方式是利用电感和电容元件发生谐振时，在电压或者电流出现过零点，触发导通或者关断开关器件，避开电压和电流的重合，实现开关器件的ZVS或者ZCS。谐振变换器的应用能够有效减少开关网络的损耗，节约成本，提高电能的利用率。由于 LLC 谐振变换器电路有高次谐波参与能量传递，采用计算机辅助计算和数字仿真的方法已经成为电路各元件参数优化设计的常用方法。人们通常采用 FHA（First Harmonic Approximation）建立LLC谐振变换器交流简化线性模型。事实上，这种线性近似只考虑了能量传递过程中的基波成分，而忽略了高次谐波成分。状态空间法和时域分析方法则对谐振变换器工作机理进行准确描述，但是这些方法由于模型过于复杂，在实际工程应用中很少使用。由于缺少简单实用的分析工具，现有设计方法大多采用计算机仿真辅助设计。而且，现在的谐振变换器各元件参数优化设计方法通常只给出元件参数的变化范围，并不能给出准确的值且涉及谐振电感，谐振电容，励磁电感 等较多参数，参数选择的自由度大，物理概念直观性差，这些都加重了 LLC 谐振变换器设计与调试的工作量。
可见，当前LLC 在设计与应用中主要存在的技术难点有：1.工程设计中缺少简单精确的分析模型，关键参数的选取过程相当复杂，数字仿真工作量大，耗时长；2.为了获得理想的稳态和动态响应，控制器设计首当其冲，但 LLC 谐振变换器由于 PFM 的特殊控制方式，国内外文献尚未给出比较实用的小信号建模方法，现有的建模方法普遍较为复杂，工程实践非常不便。3.当电路开启、过载或短路时如何设计过流保护电路，现有的方法要么过于复杂要么效果不甚理想。
3 传统LLC谐振变换器介绍
