Análise e dimensionamento de conversores LC e LLC ressonantes série

Carlos Miguel Schwarz Gonçalves Henriques

Key information

Authors:

Carlos Miguel Schwarz Gonçalves Henriques (Carlos Miguel Schwarz Gonçalves Henriques)

Supervisors:

Hugo dos Santos Marques (Hugo dos Santos Marques); Maria Beatriz Mendes Batalha Vieira Vieira Borges (Maria Beatriz Mendes Batalha Vieira Vieira Borges)

Published in

11/26/2013

Abstract

The purpose of this work consists in explaining how series (DC - DC) resonant and converters operate. and resonant series converters appear in recent power electronic studies and as a consequence in specialized literature, namely papers related to this topic. These types of converters are for example used for medical and for aircraft purposes, due to their reduced size (p. 1-6 of [1]). In this thesis through mathematical analysis and with the aid of computer simulation examples and laboratory experiments, and resonant (DC - DC) converters are explained. The LLC series resonant converter development increasingly requires high efficiency. One of the major difficulties that engineers have with this LLC topology is the lack of information concerning the way this type of converter operates, and therefore the way to design in order to optimize its features (p. 1 of [1]). This paper presents simulation tools that create graphical representations of the electrical variables of LLC series resonant converters. Through a simplified model of series resonant converters, mathematical equations for the converters’ behavior are deduced. A trapezoidal numerical method is used to represent the electrical variables, and the first harmonic approximation describes the gain characteristic of the LLC series resonant converter. A comparison of the experimental results with the two proposed theoretical approaches will show that the latter are helpful tools in designing LLC series resonant converters. Este trabalho tem como objectivo estudar o funcionamento de conversores e ressonantes série (CC - CC). Os circuitos e ressonante série têm sido alvo de estudos recentes em electrónica de potência e como consequência têm aparecido na literatura da especialidade vários artigos sobre este tema. Conversores e aplicam-se actualmente, por exemplo, em forma de alimentação em aplicações na medicina e em aeronaves, devido à sua dimensão reduzida (p. 1-6 de [1]). Nesta dissertação, através da análise matemática e posteriormente com base em exemplos de simulação computacional e de ensaios laboratoriais, explica-se o funcionamento do conversor e ressonante série (CC - CC). O desenvolvimento de conversores LLC ressonantes série tem como objectivo aumentar o rendimento. Uma das dificuldades principais que engenheiros enfrentam com esta topologia de conversor é a falta de informação acerca do seu funcionamento e consequentemente torna mais difícil conhecer técnicas de dimensionamento e optimização. Nesta dissertação apresentam-se ferramentas de simulação que criam representações gráficas das variáveis eléctricas de conversores LLC ressonantes série. A partir de um modelo simplificado de conversores ressonantes série, obtiveram-se as equações matemáticas para descrever o funcionamento deste conversor. Um método numérico, o método do trapézio, é usado para representar as variáveis eléctricas, e a aproximação à primeira harmónica descreve as características de ganho de conversores LLC ressonantes série. A comparação entre os resultados experimentais com as aproximações teóricas apresentadas demonstram que os modelos ajudam a dimensionar conversores LLC ressonantes série.