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LLC负载谐振槽路及其特性分析综述
1.1负载匹配谐振槽路结构分析
基于LLC谐振负载的感应加热电源的等效控制电路结构如图2-1所示，其负载匹配谐振电路的控制电路结构如图2-2所示。其中，负载传感器和线圈的等效电路主要由L和R两部分构成；图中另外一个补偿元件Zs所产生的电抗是容行的还是感性的，取决于补偿电容C的不同。
负载谐振槽路S
负载谐振槽路
S1
S2
S3
D33
S4
D1 D2
US
D4
图2-1基于LLC谐振负载感应加热电源
L R ZS
C
图2-2负载匹配谐振槽路等效结构
假定两个需要与额定负载相互电压匹配的常用电阻值分别为R和R1，对于额定电压条件下的固定电压感应式谐振加热线路电源，已知固定感应加热线圈的常用电阻系数Z和Z为电感L的电阻值，则由表示如下公式图2-2知，谐振加热电路的常用电阻R和Z分别表示为
(2-1)
可以清楚地看出，如果一个需要进行调整的电容器负载上的电阻值为R1，则这个电容器C可以分别具有两种相同的选择，欠电流补偿和过补偿。两种补偿电路的拓扑结构如图2-3所示。
LR LS L R CS
C C
a过补偿电路b欠补偿电路
图2-3两种补偿电路
通过对逆变器开关损耗的研究结果表明，欠补偿方法逆变器的导通损耗远远大于过补偿方法逆变器的导通损耗[12]。
1.2LLC负载谐振槽路的特性分析
LLC负载谐振回路结构图如下表所示。其中，uin和i1分别是一个低电压式逆变器的输入电压和交换信号电流；C是一个补偿电容；L2和R之间形成了一个称为感应式加热线圈的等效电路；R1是谐振回路中的等效电阻；其中电感L1是一个传统的感性补偿元件。
i1i2uC C
i1
i2
uC C
uin R
图2-4LLC负载谐振槽路
LLC负载的阻抗表达式为：
(2-2)
通过基本电路分析可以看出，谐振回路具有串联谐振角ω0和并联谐振角频率ω1，可以通过公式2-2获得：
(2-3)
其中，L=L1//L2。
LLC负载的幅值特征及相频性能如图2-5所示。由此我们可以得知，在一个谐振电路中有两个谐振点，这两个谐振点就会将其相频特征划分为三个组成部分:例如，当ω1ω或ωω0时，谐振电路的相角应该大于零，并且该谐振电路是在串联连接的电感状态下才能正常工作，具有串联谐振的特殊性质；例如，当ω1ωω0时，谐振电路的交流相角值应小于零，电路就工作在电容状态，具有并联谐振的特殊性质。
z(ω)
Magnitude(dB) 40
Magnitude(dB)
20
0
ω0ω1Phase(deg)
ω0
ω1
Phase(deg)
45
0
-45
0 Frequency(rad/sec)106 ω
图2-5LLC负载的幅频特性与相频特性
为了增大功率并减少开关损耗，逆变器应处于串联谐振状态[13]，即在ωω0的范围内。该谐振电路器件中的一个理想频率工作点通常是电磁谐振电路频率工作点中的ω0定义函数为以下几个函数变量:
(2-4)
当电路工作在谐振点ω0时，根据2-2式可以求出此时的阻抗为：
(2-5)
根据式2-5可得，谐振时，负载的阻抗角θ为：
(2-6)
当电路以谐振点ω0工作时，处于较小的电感状态。
1.1.1负载电流分析
LLC负载功率谐振直流逆变器的输入电流功率i1可以被广泛设计用来成为用于识别整个流经带电感应驱动开关控制线圈的输入电流功率i2远于或大于识别流经电感器电流L1的输出电流功率i1，从而可以使得识别流经带电感应控制开关线圈器件的输出电流在整个负载从低接收功率到较高电流功率期间变化较小，并且开关的负载很低。考虑到直流逆变器的直流输出稳压电流中的i1和其中流经供电负载L的直流输入稳压电流i2之间的相互关系，并将Hi定义为：
(2-7)
则由电路理论和图2-4可得，
(2-8)
(2-9)