基于雙環控制的高頻LLC諧振變換器的空間電源設計
電子技術應用
劉澳慧，王少寧，徐霆豪
蘭州空間技術物理研究所
摘要： 研究了基于雙環控制的高頻LLC諧振電路在電推進二次電源中的應用。給出選定的LLC諧振轉換器拓撲的設計過程，并進行了詳細的討論。所使用的功率開關管在高頻操作的情況下原邊采用軟開關技術，副邊利用同步整流技術可以顯著減少開關損耗。對諧振轉換器——LLC拓撲結構進行了深入的分析，采用脈寬調制（PFM）代替傳統的脈寬調制（PWM）。同時，提出一種電壓-電流的雙環控制的方案，能夠在負載變化和電壓變化的范圍內恒壓操作。最后，仿真結果表明，所提出的電源變換器在較寬輸入電壓和不同負載階躍下內都能獲得恒定電壓，并且控制器的功能和性能良好。
中圖分類號：TN86 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245644
中文引用格式： 劉澳慧，王少寧，徐霆豪. 基于雙環控制的高頻LLC諧振變換器的空間電源設計[J]. 電子技術應用，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. 基于雙環控制的高頻LLC諧振變換器的空間電源設計[J]. 電子技術應用，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
空間電推進技術的進步依賴于高效高功率密度的電源技術支持。宇航電源產品需選擇抗輻射、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。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，已成為設計空間二次電源的重要技術基礎，具有實現更高開關頻率和更低開關損耗的潛力，受到廣泛關注。
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作者信息：
劉澳慧，王少寧，徐霆豪
（蘭州空間技術物理研究所，甘肅 蘭州 730000）
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