双向LLC拓扑结构中的双变压器CDT-LC双向直流变换器及其开环仿真实现软开关的研究

双向LLC比较新的拓扑结构，双变压器，CDT-LC双向直流变换器。 只有开环仿真，可实现软开关！送对应参考文县！

这玩意儿有点东西啊！最近在实验室折腾CDT-LC拓扑的时候发现，双变压器结构真是把LLC的潜力榨出新高度。传统LLC的磁集成方案虽然省体积，但双向运行时参数调整总像走钢丝。这结构直接怼两个变压器进去，主变负责能量传输，辅变专门调节谐振参数，操作自由度直接起飞。

先看谐振槽参数设计，这里藏着玄机：

% 谐振参数快速估算工具 Vin = 400; % 输入电压 Vout = 48; % 输出电压 f_sw = 100e3; % 标称频率 k = 0.25; % 耦合系数 % 主变压器参数 Lr1 = 45e-6; % 主谐振电感 Cr1 = 1/( (2*pi*f_sw)^2 * Lr1 ); % 主谐振电容 % 辅助变压器参数 Lm2 = Lr1 * 5; % 辅变激磁电感 Lr2 = Lr1 * k; % 辅变漏感

这参数配置的关键在于辅变漏感Lr2，相当于给谐振网络加了动态权重。仿真时发现当辅变变比调到0.6时，原边开关管的ZVS范围直接拓宽30%以上，实测波形里米勒平台消失得干干净净。

开环下硬怼软开关的实现，关键看死区时间配置：

% 死区时间生成模块 function dead_time = calc_dead_time(f_sw, Qg) Coss = 350e-12; % MOSFET输出电容 Vds = 400; % 母线电压 t_charge = Qg/(Vds*Coss); % 电荷平衡时间 dead_time = t_charge * 1.5; % 安全系数 end

实测用这个算法生成的死区时间，在负载突变时依然hold住软开关特性。不过要注意辅变的偏置电流得控制在主变励磁电流的20%以内，否则波形会出现诡异的凹陷。

波形分析才是重头戏，看这个谐振电流的零交越点：

!谐振电流波形

蓝色是主变电流，橙色是辅变电流。注意在t1时刻两者的合成电流刚好过零，这时候关断MOSFET简直丝滑。仿真文件里用了分段线性电感模型，避免理想模型带来的计算误差。

最后扔几个实测数据镇楼：满负载效率98.2%，1/4负载时居然还有96.8%！不过要吐槽的是辅变的绕制工艺，层间电容控制不好容易引发高频振荡。最近在试纳米晶材料做辅变铁芯，效果有点小惊喜。

参考文县：

1. 2018 TPEL那篇双变压器LLC开山之作
2. 2020 IEEE Trans. Power Electronics关于CDT结构的参数优化
3. 我们自己实验室的预印本（arxiv:xxxx.xxxxx）