I/A Vp3/V I/A Vp4/V 第2章 LCL谐振式变变换器主电路分析
利用仿真软件仿出的波形可知，主电路电压超前于电流实现了零电压的开关，可见与数学公式的推导是相联系的。在图中可以看到半桥逆变的输出端电压为正负50V，与理论值相同。
T/ms
图2-5电容Cr的电压波形和电感Lk电流波形
T/ms
图2-6变压器副边的电压和电流波形
在图5中还可以看出，电容两端的电压成正弦波形状依此进行充电和放电，谐振电容与谐振电感发生谐振，电感则会出现正弦波形，它的作用是当
17
半桥逆变输出端的电流改变方向时，它所连接的变压器上的电流不会发生突变，而是逐渐减小，再变成和半桥逆变输出端电流方向一致，它的缓冲使得整流电路中的二极管依然在导通，即使半桥逆变输出端电流改变时，只有电感上的电流逐渐将为0时，二极管才会关闭，另两个二极管才能导通。
图6中，可以看出，变压器之间的电压呈现方波形，电压在正负10V变化，副边电流是正弦波，在经过整流，就会输出恒定的电流。
I/A T/s
图2-7主电路输出端电流波形
以上波形便是LCL谐振式变换器工作过程的波形，我们仔细研究时就会发现它的波形十分符合在2.1.2中所写的工作过程，在此不在进行赘述，下面我们将选择不同的负载进行仿真，验证LCL谐振式变换器能否实现在一定负载变化范围内实现恒流输出。
课题中所说恒流是指主电路工作在谐振点时，就是工作在理想100Khz时，输出端电流的大小，在一定的负载变化时，会有很小的变化，但并不是不变，也就是说恒流特性是指在很小的范围内变化，但是但我们改变频率时，电流会相应的做出调整，也就是说，频率的微调会更好的调节恒流的输出，要想得到精确的恒流，就必须进行频率的微调。负载的变化在一定程度上使得电流发生了变化，虽然在下面的仿真中并没有看出有多少变化，但当把图形放大时，我们会发现，主电路输出的电流时有小的变化，这也是第四章控制电路要设计的理念。
18
第2章 LCL谐振式变变换器主电路分析
当负载为Rl?3?时，输出波形如下：
I/A T/s
图2-8主电路输出端电流波形
当负载Rl?1.25?时，输出波形如下：
I/A T/s
图2-9主电路输出端电流波形
负载为5?时的波形在工作过程中已经给出了，在三种情况下我们可以看出LCL谐振式变换器确实能实现较好恒流输出，但就是负载不同时，达到稳定的时间有所不同。
虽然LCL谐振式变换器确实有较好的恒流效果，但这是要求负载在一
19
定范围内，当负载变化时，电路还是工作在谐振点频率下时，电流就会有变化，需要进行频率的微调，这样才能使电路实现恒流输出，负载范围的大小主要取决于品质因数的选取，在实际中电路不可能加上理想的开关频率，当频率变化时就直接影响到输出电流的恒定，因此品质因数的选择可以说至关重要，在下一章将简要介绍一下品质因数的优化。
2.4 本章小结
在这一章分别对主电路的工作过程进行了分析，在此基础上，进行了数学公式的推导，验证了主电路是怎样实现恒流输出的，在后来用PISM仿真软件对主电路的工作过程进行了仿真，更好的理解了主电路实现恒流输出的过程。
20
第3章 变换器品质因数的优化设计
第3章 变换器品质因数的优化设计
3.1 品质因数的优化分析
在上一章我们已经经过仿真了解到LCL谐振式变换器具有较好的恒流作用，但是要使其能在更大的负载范围内并且品质因数的选择还会影响到电感和电容的体积和变换器的效率，下面将逐个进行分析，由于品质因数的分析需要进行对比才能选择出较好的，我将用到MathCad数学公式仿真软件进行比较。
从上述原理的分析中可看到，变换器工作在谐振频率点时可实现输出电流与负载无关的特性。但由于实际电路中，谐振元件的参数具有分散性，难以精确地确定谐振频率；另一方面，控制电路有一定的精度限制，不能精确地控制在谐振频率点，所以实际工作中电路的工作频率必然会偏离谐振频率点，为此，需要选择合适的参数，使变换器在一定的频率偏移范围内保持较好的恒流特性。
3.1.1 品质因数对恒流性能的作用
关于MathCad仿真软件是进行数学公式变量的仿真，这就需要把要进行比较的两个变量的关系式子写出来进行仿真。在第2章的数学推导中我们已经推出了一些公式。
在进行仿真时必须只存在那两个要进行比较的量，我们要研究的是品质因数的不同会给电路带来什么影响，从而学会怎样选择品质因数，这次主要是进行研究，在此为了更好仿真，我们把n选为1，品质因数Q我们选择其他资料上经常选择的如：8?2、12?2、16?2、30?2。我将在同一坐标下进行仿真，这样更能清楚地看出当品质因数不同时，对LCL谐振式变换器的输出电流的的影响，以及对电感和电容的体积及其效率的影响，经过一系列的仿真对比，我们将可以分析当品质因数选取多少时，对变换器的负面的影响最小，这样我们在以后的设计中就可以清楚地选择多大的品质因数。
首先我将先研究品质因数不同时，变换器的电流增益曲线。先把关于它们的关系式列出，如下：
21