CN101876835B - 三电平llc电路的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三电平LLC电路的控制方法，其特征在于包括以下步骤：(a)采样输出电压和输出电流，闭环检测电路得到开关频率和占空比；(b)将开关频率和参考开关频率进行比较，根据比较结果，闭环检测电路调节控制信号中的开关频率和控制信号中的占空比，使输出电压保持在设定电压。

Description

三电平LLC电路的控制方法

技术领域

本发明涉及三电平LLC电路的控制方法，具体涉及三电平LLC电路在低压轻载时输出电压的控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，LLC电路被广泛应用在开关电源中，为了在LLC电路中得到设定的输出电压，可以通过调节LLC电路的开关频率和占空比来实现。传统LLC电路中，在低压轻载时，通常采用调节开关频率结合调节脉宽(占空比)的控制策略，但当调节传统LLC电路的占空比时，其输出电压并不一定随着占空比信号单调变化，同时，输出电压的增益曲线斜率也存在突变的问题。这样，就使得控制策略变得非常复杂，需要逐一找到所有不单调点和斜率发生突变的拐点，进行单独处理。由于这种情况的存在，使产品性能的稳定性和可靠性受到了很大的影响。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提供了三电平LLC电路在低压轻载时的控制方法，其输出电压的增益曲线随着占空比信号单调变化，有效的避免了传统LLC电路的不单调及输出增益曲线斜率突变的问题。

本发明是这样实现的：一种三电平LLC电路的控制方法，包括以下步骤：

(a)采样输出电压和输出电流，闭环检测电路得到开关频率和占空比；

(b)将开关频率和参考开关频率进行比较，根据比较结果，闭环检测电路调节控制信号中的开关频率和所述控制信号中的占空比，使输出电压保持在设定电压。

其中控制信号是向三电平LLC电路中的开关管发出的电信号。

参考开关频率包括上限频率，中值频率和下限频率。

步骤(b)中：

开关频率等于上限频率时，能够使输出电压保持在设定电压的控制信号中的占空比为中值占空比；

开关频率等于中值频率时，能够使输出电压保持在设定电压的控制信号中的占空比为最大占空比；

设定控制信号中的最小占空比。

步骤(b)，包括以下步骤：

(c)开关频率大于等于上限频率时，闭环检测电路保持控制信号中的开关频率不变，并在最小占空比和中值占空比之间对控制信号中的占空比进行调节；

(d)开关频率大于中值频率并小于上限频率时，闭环检测电路按照设定的控制信号中的开关频率和控制信号中的占空比之间的关系，同时调节控制信号中的开关频率和控制信号中的占空比；

(e)开关频率小于等于中值频率时，闭环检测电路保持控制信号中的占空比为最大占空比，并在下限频率和中值频率之间对控制信号中的开关频率进行调节。

一种三电平LLC电路的控制方法，包括以下步骤：

(f)采样输出电压和输出电流，闭环检测电路得到开关频率和占空比；

(g)保持开关频率不变，闭环检测电路调节控制信号中的占空比，使输出电压保持在设定电压。

其中控制信号是向三电平LLC电路中的开关管发出的电信号。

一种三电平LLC电路的控制方法，包括以下步骤：

(f)采样输出电压和输出电流，闭环检测电路得到开关频率和占空比；

(g)闭环检测电路按照设定的控制信号中的开关频率和控制信号中的占空比之间的关系，同时调节控制信号中的开关频率和控制信号中的占空比，使输出电压保持在设定电压。

其中控制信号是向所述三电平LLC电路中的开关管发出的电信号。

采用本发明提供的三电平LLC电路的控制方法，在低压轻载时，能够使输出电压的增益曲线随着占空比信号单调变化，有效的避免了传统LLC电路的不单调及出增益曲线斜率突变的问题，具有很强的应用价值。

附图说明

图1是传统LLC的电路图。

图2是三电平LLC的电路图。

图3是本发明控制及主电路结构框图。

图4是传统LLC电路的单独调宽输出电压增益图。

图5是本发明中单独调宽的控制策略图。

图6是本发明实施例中采用的单独调宽的控制信号图。

图7是本发明实施例中单独调宽的输出电压增益图。

图8是本发明中设定开关频率和占空比关系的控制策略图。

图9是本发明实施例中设定的开关频率和占空比关系的曲线图。

图10是本发明实施例中采用的设定开关频率和占空比关系的输出电压增益图。

图11是LLC电路在不同负载下的输出电压随开关频率变化的增益图。

图12是发明中采用的调频调宽控制策略图。

图13是本发明中闭环检测电路的原理示意图。

具体实施例

以下结合附图对本发明作详细描述：

图1是传统LLC的电路图，图2是三电平LLC的电路图，图3是本发明控制及主电路结构框图。本发明是通过向图3中的H、D、C和L四个开关管发送不同开关频率和脉宽(占空比)的控制信号来实现对三电平LLC电路的调节，使其输出电压V0保持在设定值。

图4是传统LLC电路的单独调宽输出电压增益图，从图中可看出，开关频率保持不变时，传统LLC存在不单调区间，占空比大于某值后(此实例为26％)输出电压开始随着占空比增大而减小，并且输出增益存在斜率突变的点。图5是本发明中单独调宽的控制策略。具体步骤如下：

第一步，采样三电平LLC电路(如图2所示)的输出电压V0和输出电流I0，通过闭环检测电路，得到三电平LLC电路中控制信号的开关频率和占空比。

第二步，保持开关频率不变，闭环检测电路调节控制信号中的占空比，如图6所示，是本发明实施例中，向三电平H、D、C和L四个开关管发出的控制信号。在本实施例中，保持开关管H和L的开关频率相同，同时保持开关管D和C的开关频率相同，通过调节脉宽来实现的。

图7是本发明实施例中单独调宽的输出电压增益图。图7是在开关频率保持在200HZ时测得的，可以看出如果开关频率保持不变，仅调节占空比，输出电压随占空比单调变化。

图8是本发明中设定开关频率和占空比关系的控制策略图，图中斜线部分只是一种实现方法，也可以采用二阶曲线或阶梯等方法实现。图9是本发明实施例中设定的开关频率和占空比的关系(d＝(4600-11*fs)*fs/1000000)，本实施例中，闭环检测电路按照预先设定的开关频率和站空比关系，同时调节控制信号的开关频率和占空比。具体步骤如下：

第一步，采样三电平LLC电路(如图2所示)的输出电压V0和输出电流I0，通过闭环检测电路，得到三电平LLC电路中控制信号的开关频率和占空比。

第二步，闭环检测电路按照预先设定开关频率和占空比之间的关系，同时改变控制信号中的开关频率和占空比。图10是按照本实施例中设定的关系，得到的输出电压增益图。从图中可以看出，输出电压是单调变化的。

图11是LLC电路在不同负载下的输出电压随开关频率变化的增益图，从图中可看出，LLC电路在低压轻载时曲线特性平缓，对于传统LLC电路和三电平LLC电路，其调频电压的增益曲线变化趋势与图3所示相似，我们可以看出，图中被虚线部分分成三个区域(region 1，region 2，region 3)，region 1(fs大于等于f1)中改变开关频率，输出电压的变化非常平缓，在region 2(fs大于f2小于f1)输出电压随开关频率单调变化，在region 3中，输出电压随开关频率的变化非常明显。

图12是发明中采用的调频调宽控制策略图，图中斜线部分只是一种实现方法，也可以采用二阶曲线或阶梯等方法实现。具体步骤如下：

第一步采样三电平LLC电路(如图2所示)的输出电压V0和输出电流I0，通过闭环检测电路，得到三电平LLC电路中控制信号的开关频率和占空比。

第二步将开关频率和f1、f2相比较，当fs大于等于f2时，闭环检测电路保持开关频率为f2，并在dmin和d1之间对占空比进行调节，使输出电压V0保持在设定值；当fs大于f1小于f2时，按照图12中设定的开关频率和占空比之间的关系，闭环检测电路同时改变开关频率和占空比，使输出电压V0保持在设定值。图12中的斜线部分只是一种实现方法，也可以采用二阶曲线或阶梯等方法实现；当fs小于等于f1时，闭环检测电路保持控制信号中的占空比为最大占空比dmax，并在fmin和f1之间进行调节，确定控制信号中的开关频率，使输出电压V0保持在设定值。

图13是本发明中闭环检测电路的原理示意图，该闭环检测电路完成电流采样、电压采样、逻辑运算、调节开关频率和占空比的功能，通过现有技术是可以实现的。

采用本发明提供的三电平LLC的控制方法，在低压轻载时不存在输出电压增益特性不单调的问题，而且增益曲线的突变问题大大改善，具有很强的应用价值。

Claims (4)

1.一种三电平LLC电路的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

所述三电平LLC电路在低压轻载时，

（a）采样输出电压和输出电流，闭环检测电路得到开关频率和占空比；

（b）将所述开关频率和参考开关频率进行比较，根据比较结果，所述闭环检测电路调节控制信号中的开关频率和所述控制信号中的占空比，使所述输出电压保持在设定电压；

其中，所述控制信号是向所述三电平LLC电路中的开关管发出的电信号；

所述参考开关频率包括上限频率，中值频率和下限频率。

2.如权利要求1所述的三电平LLC电路的控制方法，其特征在于步骤（b）包括以下步骤：

设定所述控制信号中的最小占空比；

按照预先设定的开关频率和占空比关系，

所述开关频率等于所述上限频率时，能够使所述输出电压保持在所述设定电压的所述控制信号中的占空比为中值占空比；

所述开关频率等于所述中值频率时，能够使所述输出电压保持在所述设定电压的所述控制信号中的占空比为最大占空比;

所述开关频率大于等于所述上限频率时，所述闭环检测电路保持所述控制信号中的开关频率不变，并在所述最小占空比和所述中值占空比之间对所述控制信号中的占空比进行调节；

所述开关频率大于所述中值频率并小于所述上限频率时，所述闭环检测电路按照设定的所述控制信号中的开关频率和所述控制信号中的占空比之间的关系，同时调节所述控制信号中的开关频率和所述控制信号中的占空比；

所述开关频率小于等于所述中值频率时，所述闭环检测电路保持所述控制信号中的占空比为所述最大占空比，并在所述下限频率和所述中值频率之间对所述控制信号中的开关频率进行调节。

3.一种三电平LLC电路的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

所述三电平LLC电路在低压轻载时，

（f）采样输出电压和输出电流，闭环检测电路得到开关频率和占空比；

（g）保持所述开关频率不变，所述闭环检测电路调节控制信号中的占空比，使所述输出电压保持在设定电压；

其中，所述控制信号是向所述三电平LLC电路中的开关管发出的电信号。

4.一种三电平LLC电路的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

所述三电平LLC电路在低压轻载时，

（f）采样输出电压和输出电流，闭环检测电路得到开关频率和占空比；

（g）所述闭环检测电路按照设定的所述控制信号中的开关频率和所述控制信号中的占空比之间的关系，同时调节所述控制信号中的开关频率和所述控制信号中的占空比，使所述输出电压保持在设定电压；

其中，所述控制信号是向所述三电平LLC电路中的开关管发出的电信号。

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