單級非對稱半橋串聯諧振轉換器之研製｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	周冠甫 Kuan-Fu Chou
論文名稱：	單級非對稱半橋串聯諧振轉換器之研製 Design and Implementation of A Single-Stage Asymmetrical Half-Bridge LLC Resonant Converter
指導教授：	邱煌仁 Huang-Jen Chiu 謝耀慶 Yao-Ching Hsieh
口試委員:	王見銘 Chien-Ming Wang 林景源 Jing-Yuan Lin
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電資學院 - 電子工程系 Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年：	2015
畢業學年度：	103
語文別：	中文
論文頁數：	100
中文關鍵詞：	單級非對稱半橋串聯諧振轉換器、非對稱半橋轉換器、寬範圍輸入、零電壓切換、低輸出漣波。
外文關鍵詞：	Single-stage asymmetrical half-bridge LLC resona, asymmetrical half-bridge converter, wide input range, ZVS, low output ripple
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本論研製一單級非對稱半橋串聯諧振轉換器，採用電壓隨耦控制法的升壓型功因修正單元串聯非對稱半橋串聯諧振轉換器組成。採用不連續導通模式的功因修正單元不只可降低升壓電感所需的體積，同時也不需要電流迴路控制電路，如此可降低電路的複雜度。而作為直流–直流轉換單元的非對稱半橋串聯諧振轉換器，採用本文提出同時調控工作頻率及工作週期機制，使得單級轉換器能寬範圍輸入、低輸出漣波、高效率、具有一次側零電壓導通、二次側零電流截止的優點，有利於高功率密度的設計。
本文分析單級非對稱半橋串聯諧振轉換器之動作原理，配合Mathcad數學軟體及SIMPLIS電路模擬軟體的輔助設計，實際完成輸入電壓85~264 Vac、輸出為19 V/120 W、滿載效率90%、滿載功率因數為0.99的單級轉換器。

This thesis presents a single-stage asymmetrical half-bridge LLC resonant converter, which consists of a boost-type power factor corrector (PFC) and an asymmetric half-bridge LLC resonant converter. The PFC stage adopts the voltage-follower control operating under discontinuous conduction mode. It helps to reduce the volume of the boost inductor. The current control loop is not required to reduce the circuit design complexity. By utilizing dual control function to adjust the duty cycle and the switching frequency, the proposed converter features wide range of input voltage,low output ripple,zero-voltage switching (ZVS),and zero-current switching (ZCS). This advantages are in favor of the design for high power density.
The operating principle of the proposed converter has been analyzed, described and discussed in detail. The simulation using, Mathcad and SIMPLIS, were used for circuit design. The experimental results with the wide input range 85 Vac~264 Vac and an output of 19 V/120 W reveal a maximum efficiency of 90% and a maximum power factor of 0.99

目 錄
頁碼
摘 要 .................................................................................................i
Abstract ............................................................................................... ii
誌 謝 .............................................................................................. iii
目 錄 ................................................................................................ v
圖索引 ............................................................................................. vii
表索引 .............................................................................................. xi
第一章 緒論 ........................................................................................ 1
1.1研究背景與動機 .......................................................................... 1
1.1.1柔性切換 ........................................................................... 2
1.1.2主動式功因修正技術 ....................................................... 3
1.2單級交流/直流轉換器概述 ......................................................... 3
1.3論文大綱....................................................................................... 6
第二章 主動功率因數修正器之原理與架構 .................................... 7
2.1 功率因數定義 ............................................................................. 7
2.2.1 功率因數修正電路之分類 ............................................ 11
2.2.2 被動式功率因數修正器 ................................................ 11
2.2.3 主動式功率因數修正器 ................................................ 13
2.3 功率因數修正器之控制方法 ................................................... 14
2.3.1 電壓隨耦控制法 ............................................................ 14
2.3.2 磁滯電流控制法 ............................................................ 16
2.3.3 峰值電流控制法 ............................................................ 17
2.3.4 平均電流控制法 ............................................................ 19
vi
2.4 升壓式轉換器之功率因數修正分析 ....................................... 20
2.4.1 電路動作原理分析 ........................................................ 21
2.4.2 升壓式轉換器功率因數修正原理驗證 ........................ 24
第三章 單級交流/直流轉換器 ......................................................... 29
3.1 單級返馳式轉換器介紹 ........................................................... 30
3.2 單級順向式轉換器介紹 ........................................................... 33
3.3 單級非對稱半橋串聯諧振轉換器 ........................................... 36
3.3.1 單級非對稱半橋串聯諧振轉換器架構說明 ................ 36
3.3.2 非對稱串聯諧振轉換器介紹 ........................................ 38
3.3.3 主開關Duty>50%且操作於LLC區間之狀態分析 .... 46
3.3.4 主開關Duty>50%且操作於SRC區間之狀態分析 .... 59
第四章 單級非對稱半橋串聯諧振轉換器電路設計 ...................... 70
4.1輸入電感..................................................................................... 71
4.2儲能電容..................................................................................... 71
4.3變壓器匝數比設計 .................................................................... 72
4.4諧振槽設計................................................................................. 73
4.5輸出電容設計 ............................................................................ 74
4.6功率元件選擇 ............................................................................ 75
第五章 電路實驗結果 ...................................................................... 76
5.1實驗波形..................................................................................... 76
5.2實驗數據..................................................................................... 92
5.3實驗結果討論 ............................................................................ 94
第六章 結論與未來展望 .................................................................. 95
6.1結論 ............................................................................................. 95
6.2未來展望..................................................................................... 96
參考文獻 ............................................................................................ 97

                                

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全文公開日期 2020/08/11 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)

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