一种LLC谐振变换器的控制方法及系统

专利2025-10-06  10


本发明涉及电力电子器件,尤其涉及一种llc谐振变换器的控制方法及系统。


背景技术:

1、随着新能源发电技术的快速发展,对dc/dc变换器的特性的要求也越来越高,例如光伏逆变器发电领域、新能源电动汽车领域、通信电源领域均需要dc/dc变换器能够适应不同输入电压级别。因此,为了更好的满足新能源发电技术的需求,现有技术提出了一种宽输入的llc谐振变换器。

2、传统的宽输入的llc谐振变换器是采用混合控制方法实现宽范围输入,但是现有的混合控制方法中,在切换不同控制方式的瞬间,llc谐振变换器电路仍会受到极大的冲击,存在冲击过大以及过渡时间过长的技术问题,因此,有必要提出一种新的控制方法,以改善现有控制方法在切换不同控制模式的瞬间带来的电路冲击情况。


技术实现思路

1、本发明提供了一种llc谐振变换器的控制方法及系统,用于改善现有控制方法在切换不同控制模式的瞬间带来的电路冲击情况。

2、本发明一方面提供了一种llc谐振变换器的控制方法,包括:

3、获取llc谐振变换器的增益和当前的工作模式;所述工作模式包括全桥定频移相控制模式或半桥变频控制模式;

4、根据所述增益和预设阈值范围的比较结果,确定所述llc谐振变换器的目标工作模式;

5、当所述目标工作模式与所述当前的工作模式不一致时,确定所述增益对应的瞬态补偿信号,根据所述瞬态补偿信号,将所述llc谐振变换器的当前的工作模式切换至所述目标工作模式。

6、可选地,所述获取llc谐振变换器的增益具体包括:

7、获取所述llc谐振变换器的输入电压和输出电压;

8、根据所述输入电压和输出电压,计算所述llc谐振变换器的增益。

9、可选地,当所述输出电压为固定值时,所述确定所述增益对应的瞬态补偿信号包括:

10、根据所述输入电压、所述目标工作模式和预先构建的第一关联关系,确定所述输入电压对应的瞬态补偿信号;所述第一关联关系是指所述输入电压、目标工作模式与所述瞬态补偿信号之间的关联关系。

11、可选地,所述第一关联关系的构建步骤包括:

12、基于所述工作模式,采用状态分析法构建所述llc谐振变换器的状态模型;

13、根据所述状态模型,确定所述全桥定频移相控制模式的模态方程和所述半桥变频控制模式的模态方程;

14、根据所述全桥定频移相控制模式的模态方程,计算所述llc谐振变换器运行于所述全桥定频移相控制模式时的第一相平面轨迹;

15、根据所述半桥变频控制模式的模态方程,计算所述llc谐振变换器运行于所述半桥变频控制模式时的第二相平面轨迹;

16、迭代计算所述第一相平面轨迹和所述第二相平面轨迹,得到最优平滑过渡点,以及所述最优平滑过渡点对应的输入电压;

17、根据所述最优平滑过渡点对应的输入电压、最优平滑过渡点对应的输入电压对应的第一相平面轨迹和第二相平面轨迹,计算从所述全桥定频移相控制模式切换至所述半桥变频控制模式所需的第一瞬态补偿信号,并计算从所述半桥变频控制模式切换至所述全桥定频移相控制模式所需的第二瞬态补偿信号;

18、构建所述最优平滑过渡点对应的输入电压、所述半桥变频控制模式、所述第一瞬态补偿信号的关联关系,并构建所述最优平滑过渡点对应的输入电压、所述全桥定频移相控制模式、所述第二瞬态补偿信号的关联关系。

19、可选地,当所述目标工作模式为全桥定频移相控制模式,所述将所述llc谐振变换器的当前的工作模式切换为所述目标工作模式之后还包括:

20、根据所述输出电压和预设的参考电压的偏差,利用pi控制算法,计算得到移相角;

21、根据所述移相角,生成第一驱动信号。

22、可选地,当所述目标工作模式为半桥变频控制模式,所述将所述llc谐振变换器的当前的工作模式切换为所述目标工作模式之后还包括:

23、根据所述输出电压和预设的参考电压的偏差,利用pi控制算法,计算得到稳态频率;

24、根据所述稳态频率,生成第二驱动信号。

25、可选地,所述预设阈值范围包括第一预设阈值范围和第二预设阈值范围;

26、所述根据所述增益和预设阈值的比较结果,确定所述llc谐振变换器的目标工作模式,具体包括:

27、当所述增益处于第一预设阈值范围时,确定所述目标工作模式为全桥定频移相控制模式;

28、当所述增益处于第二预设阈值范围时,确定所述目标工作模式为半桥变频控制模式;

29、当所述增益为所述第一预设阈值范围和所述第二预设阈值范围的交界点时,则确定所述目标工作模式为与所述当前的工作模式不同的工作模式。

30、本发明另一方面提供了一种llc谐振变换器的控制系统,用于执行如上所述的方法,所述控制系统包括:llc谐振变换器、第一采集模块、第二采集模块、驱动电路、模式切换模块、otc模块、支路切换模块、全桥定频移相控制支路、半桥变频控制支路;

31、所述llc谐振变换器的输入侧分别与输入电源、所述驱动电路连接;

32、所述第一采集模块与所述输入电源、所述模式切换模块、所述otc模块连接;

33、所述模式切换模块、所述otc模块均与所述支路切换模块连接;

34、所述驱动电路与所述支路切换模块连接;

35、所述支路切换模块分别与所述全桥定频移相控制支路、所述半桥变频控制支路连接;

36、所述第二采集模块分别与所述全桥定频移相控制支路、所述半桥变频控制支路和所述llc谐振变换器的输出端连接。

37、可选地,所述全桥定频移相控制包括第一pi控制器、移相控制模块;

38、所述第一pi控制器的输入端通过加法器与所述第二采集模块连接;

39、所述移相控制模块的输入端与所述第一pi控制器的输出端连接;

40、所述移相控制模块的输出端与所述支路切换控制模块连接。

41、可选地,所述半桥变频控制支路包括第二pi控制器、vco模块;

42、所述第二pi控制器的输入端通过加法器与所述第二采集模块连接;

43、所述vco模块的输入端与所述第二pi控制器的输出端连接;

44、所述vco模块的输出端与所述支路切换模块连接。

45、从以上技术方案可以看出,本发明具有以下优点:

46、本发明提供了一种llc谐振变换器的控制方法,包括:获取llc谐振变换器的增益和当前的工作模式;所述工作模式包括全桥定频移相控制模式或半桥变频控制模式;根据所述增益和预设阈值范围的比较结果,确定所述llc谐振变换器的目标工作模式;当所述目标工作模式与所述当前的工作模式不一致时,确定所述增益对应的瞬态补偿信号,根据所述瞬态补偿信号,将所述llc谐振变换器的当前的工作模式切换至所述目标工作模式。

47、在本发明中,通过获取llc谐振变换器的增益和当前的工作模式;所述工作模式包括全桥定频移相控制模式或半桥变频控制模式,实现对llc谐振变换器的增益和当前的工作模式的监测;并通过根据所述增益和预设阈值范围的比较结果,确定所述llc谐振变换器的目标工作模式,实现对llc谐振变换的目标工作模式的确定,以便根据llc谐振变换器的增益动态调节llc的工作模式,实现宽范围输入;并当所述目标工作模式与所述当前的工作模式不一致时,确定所述增益对应的瞬态补偿信号,根据所述瞬态补偿信号,将所述llc谐振变换器的当前的工作模式切换至所述目标工作模式,从而在切换瞬间,通过瞬态补偿信号对llc谐振变换器进行补偿,从而实现不同工作模式之间的平滑切换,有效地解决了现有控制方法在切换不同控制模式的瞬间带来的电路冲击情况,减少了对llc谐振变换器控制电路的冲击。


技术特征:

1.一种llc谐振变换器的控制方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取llc谐振变换器的增益具体包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,当所述输出电压为固定值时,所述确定所述增益对应的瞬态补偿信号包括:

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述第一关联关系的构建步骤包括:

5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,当所述目标工作模式为全桥定频移相控制模式,所述将所述llc谐振变换器的当前的工作模式切换为所述目标工作模式之后还包括:

6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,当所述目标工作模式为半桥变频控制模式,所述将所述llc谐振变换器的当前的工作模式切换为所述目标工作模式之后还包括:

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设阈值范围包括第一预设阈值范围和第二预设阈值范围;

8.一种llc谐振变换器的控制系统,其特征在于,用于执行如权利要求1-7任一项所述的方法,所述控制系统包括:llc谐振变换器、第一采集模块、第二采集模块、驱动电路、模式切换模块、otc模块、支路切换模块、全桥定频移相控制支路、半桥变频控制支路;

9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述全桥定频移相控制包括第一pi控制器、移相控制模块;

10.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述半桥变频控制支路包括第二pi控制器、vco模块;


技术总结
本发明涉及电力电子器件技术领域,尤其涉及一种LLC谐振变换器的控制方法及系统,其中,方法通过获取LLC谐振变换器的增益和当前的工作模式;工作模式包括全桥定频移相控制模式或半桥变频控制模式;根据增益和预设阈值范围的比较结果,确定LLC谐振变换器的目标工作模式;当目标工作模式与当前的工作模式不一致时,确定增益对应的瞬态补偿信号,根据瞬态补偿信号,将LLC谐振变换器的当前的工作模式切换至目标工作模式,从而在切换瞬间,通过瞬态补偿信号对LLC谐振变换器进行补偿,实现不同工作模式之间的平滑切换,有效地解决了现有控制方法在切换不同控制模式的瞬间带来的电路冲击情况。

技术研发人员:张淼,谢海顺,唐雄民,文俊铭
受保护的技术使用者:广东工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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