基于双环控制的高频LLC谐振变换器的空间电源设计
电子技术应用
刘澳慧，王少宁，徐霆豪
兰州空间技术物理研究所
摘要： 研究了基于双环控制的高频LLC谐振电路在电推进二次电源中的应用。给出选定的LLC谐振转换器拓扑的设计过程，并进行了详细的讨论。所使用的功率开关管在高频操作的情况下原边采用软开关技术，副边利用同步整流技术可以显著减少开关损耗。对谐振转换器——LLC拓扑结构进行了深入的分析，采用脉宽调制（PFM）代替传统的脉宽调制（PWM）。同时，提出一种电压-电流的双环控制的方案，能够在负载变化和电压变化的范围内恒压操作。最后，仿真结果表明，所提出的电源变换器在较宽输入电压和不同负载阶跃下内都能获得恒定电压，并且控制器的功能和性能良好。
中圖分類號：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245644
中文引用格式： 劉澳慧，王少寧，徐霆豪. 基于雙環(huán)控制的高頻LLC諧振變換器的空間電源設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(2)：97-101.
英文引用格式： Liu Aohui，Wang Shaoning，Xu Tinghao. Design of high frequency LLC resonant circuit based on double loop control[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(2)：97-101.
中文引用格式： 劉澳慧，王少寧，徐霆豪. 基于雙環(huán)控制的高頻LLC諧振變換器的空間電源設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(2)：97-101.
英文引用格式： Liu Aohui，Wang Shaoning，Xu Tinghao. Design of high frequency LLC resonant circuit based on double loop control[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(2)：97-101.
Design of high frequency LLC resonant circuit based on double loop control
Liu Aohui，Wang Shaoning，Xu Tinghao
Lanzhou Institute of Physics
Abstract： This paper investigated the use of a high frequency LLC resonant circuit with double loop control in an electric propulsion system's secondary power source. A detailed presentation and discussion of the LLC resonant converter topology design process were given. In order to minimize switching loss when operating at high frequencies, the power switching tube's primary side used soft switching technology and its secondary side used synchronous rectification technology. This paper presented a thorough analysis of the LLC resonant converter structure, utilizing Pulse Frequency Modulation (PFM) in place of standard Pulse Width Modulation (PWM). Simultaneously, a double loop voltage-current control technique was developed that could function at constant voltage throughout the load and voltage change range. Ultimately, the simulation results demonstrate that the controller performs well and the suggested circuit converter can achieve a constant voltage across a wide range of input voltages and load steps.
Key words : LLC resonant transform；synchronous rectification；small signal analysis；two-loop control
引言
空間電推進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步依賴于高效高功率密度的電源技術(shù)支持。宇航電源產(chǎn)品需選擇抗輻射、高可靠性的器件，以提升操作性能和工作壽命，提高能量利用效率，完善空間電站的供電系統(tǒng)。諧振功率變換器，特別是LLC半橋配置，因其高工作頻率、高輸出效率和高功率密度，已成為設(shè)計(jì)空間二次電源的重要技術(shù)基礎(chǔ)，具有實(shí)現(xiàn)更高開關(guān)頻率和更低開關(guān)損耗的潛力，受到廣泛關(guān)注。
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作者信息：
劉澳慧，王少寧，徐霆豪
（蘭州空間技術(shù)物理研究所，甘肅 蘭州 730000）
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