CN103117642A - 一种llc谐振变换器控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LLC谐振变换器控制系统及控制方法,所述LLC谐振变换器控制系统包括前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块、检测模块、控制模块;所述前级变换模块接收输入源的输入,所述前级变换模块的输出作为所述LLC谐振变换模块的输入;所述LLC谐振变换模块的输出作为所述后级变换模块的输入;所述后级变换模块的输出作为负载的输入;所述LLC谐振变换模块的输入、输出以及所述后级变换模块的输出作为所述检测模块的输入;所述检测模块的输出作为所述控制模块的输入,所述控制模块控制所述前级变换模块、所述LLC谐振变换模块、所述后级变换模块。本发明拟合数学模型进行效率调节,可提高工作效率,节约成本。

Description

一种LLC谐振变换器控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及电源变换领域,尤其是涉及一种变换器控制技术。
背景技术
传统LLC变换器应用于前级带有PFC电路后级加LLC进行电压隔离调整场合,对于逆变器应用场合,电池输入时正常设计电池工作电压范围为0.8*Vnom至1.1*Vnom,而且逆变电压亦有至少0.9*Vacnom至1.1Vacnom要求;此时如果采用传统控制方式,通过单级LLC将其输出电压稳定于设定,则要求LLC的调级能力达到1.7倍;而LLC为实现宽范围调节必然带来一些效率损失。而如果采用定变换比方式来保证LLC工作于谐振点,则又会同时带来LLC输出电压范围过宽的问题,LLC输出整流器件,母线电容,逆变桥晶体管选取均存在较大困难。
发明内容
有鉴于此,有必要针对上述问题,提供一种LLC谐振变换器控制系统及控制方法,本发明采用以下技术方案:
一种LLC谐振变换器控制系统,包括前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块、检测模块、控制模块;所述前级变换模块接收输入源的输入,所述前级变换模块的输出作为所述LLC谐振变换模块的输入;所述LLC谐振变换模块的输出作为所述后级变换模块的输入;所述后级变换模块的输出作为负载的输入;所述LLC谐振变换模块的输入、输出以及所述后级变换模块的输出作为所述检测模块的输入;所述检测模块的输出作为所述控制模块的输入,所述控制模块控制所述前级变换模块、所述LLC谐振变换模块、所述后级变换模块。
在本发明方案的LLC谐振变换器控制系统中,所述LLC谐振变换模块是半桥或全桥的。
在本发明方案的LLC谐振变换器的控制系统中,所述前级变换模块是降压或升压变换的。
在本发明方案的LLC谐振变换器控制系统中,所述后级变换模块是半桥或全桥逆变的。
本发明还提供了LLC谐振变换器控制系统的控制方法,包括前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块、检测模块、控制模块;所述前级变换模块接收输入源的输入,所述前级变换模块的输出作为所述LLC谐振变换模块的输入;所述LLC谐振变换模块的输出作为所述后级变换模块的输入;所述后级变换模块的输出作为负载的输入;所述LLC谐振变换模块的输入、输出以及所述后级变换模块的输出作为所述检测模块的输入;所述检测模块的输出作为所述控制模块的输入,所述控制模块控制所述前级变换模块、所述LLC谐振变换模块、所述后级变换模块;
所述LLC谐振变换器控制系统的控制方法包括以下步骤:
(1)根据负载所需设定所述后级变换模块输出电压;
(2)测量确定所述LLC谐振变换模块在不同输出电压、输出功率时,效率最高时的频率;以输出电压、输出功率、工作频率的对应关系拟合成的函数式作为数学模型;
(3)所述检测模块检测所述LLC谐振变换模块的输入电压、输出电压、输出功率;所述控制模块根据所述数学模型对所述检测模块检测的输入电压、输出电压、输出功率进行计算;计算出所述LLC谐振变换模块的工作频率;
(4)所述控制模块根据步骤(3)的计算结果调节所述LLC谐振变换模块的频率至所需频率;
(5)所述控制模块根据对步骤(1)所述后级变换模块输出电压的计算,调整所述前级变换器,使得所述后级变换模块输出电压能满足负载要求。
上述方案中,对计算所述LLC谐振变换模块的工作频率进行上限限制和下限限制。
本发明的有益效果是:直接根据拟合数学模型进行效率调节,此数学模型内已经包含了各种寄生参数(如:输出二极管导通压降,开关管导通电阻,变压器绕组阻抗,谐振参数不一致等)的影响;此调节方式可以实现LLC最高效率的跟踪,同时因为LLC的前级变换模块的存在使得LLC的输出电压范围得到了有效的控制,后级变换模块晶体管,LLC输出侧二极管,电容等器件选取变得更为方便,且可提高工作效率,节约成本。
附图说明
图1是LLC谐振变换器控制系统示意图。
图2是LLC谐振变换器控制系统控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明。
图1是LLC谐振变换器控制系统示意图,从图中可以看出,控制模块通过检测模块对LLC谐振变换模块的输入电压、输出电压、输出功率进行数据采集,经计算后输出控制LLC谐振变换模块;输入源可以是电池、太阳能电池板、交流源等;前级变换模块可以是降压或升压变换的电路;LLC谐振变换模块可以是半桥或全桥的电路;后级变换模块是半桥或全桥逆变的电路;负载可以是电网、交流负载、直流负载等;前级变换模块接收输入源的输入,前级变换模块的输出作为LLC谐振变换模块的输入;LLC谐振变换模块的输出作为后级变换模块的输入;后级变换模块的输出作为负载的输入;LLC谐振变换模块的输入和输出作为检测模块的输入;检测模块的输出作为控制模块的输入,控制模块控制前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块。这样的系统,可以实时检测LLC谐振变换模块的输入输出参数和负载参数,实时调节LLC谐振变换模块的电路参数,使其具有很好的跟随性。
图2是LLC谐振变换器控制系统的控制方法流程图,步骤是:
(1)根据负载所需设定后级变换模块输出电压;
(2)测量确定LLC谐振变换模块在不同输出电压、输出功率时,效率最高时的频率;以输出电压、输出功率、工作频率的对应关系拟合成的函数式作为数学模型;
(3)检测模块检测LLC谐振变换模块的输入电压、输出电压、输出功率;控制模块根据数学模型对检测模块检测的输入电压、输出电压、输出功率进行计算;计算出LLC谐振变换模块的工作频率;
(4)控制模块根据步骤(3)的计算结果调节LLC谐振变换模块的频率至所需频率;
(5)控制模块根据对步骤(1)的后级变换模块输出电压的计算,调整前级变换器,使得所后级变换模块输出电压能满足负载要求。
这样就实现了把LLC谐振变换模块的频始终控制在较高的效率点上。
此外,对计算LLC谐振变换模块的工作频率进行上限限制和下限限制,这样能使系统工作稳定可靠。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种LLC谐振变换器控制系统,其特征在于:包括前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块、检测模块、控制模块;所述前级变换模块接收输入源的输入,所述前级变换模块的输出作为所述LLC谐振变换模块的输入;所述LLC谐振变换模块的输出作为所述后级变换模块的输入;所述后级变换模块的输出作为负载的输入;所述LLC谐振变换模块的输入、输出以及所述后级变换模块的输出作为所述检测模块的输入;所述检测模块的输出作为所述控制模块的输入,所述控制模块控制所述前级变换模块、所述LLC谐振变换模块、所述后级变换模块。 
2.根据权利要求1所述LLC谐振变换器控制系统,其特征在于:所述LLC谐振变换模块是半桥或全桥的。 
3.根据权利要求1所述LLC谐振变换器控制系统,其特征在于:所述前级变换模块是降压或升压变换的。 
4.根据权利要求1所述LLC谐振变换器控制系统,其特征在于:所述后级变换模块是半桥或全桥逆变的。 
5.一种LLC谐振变换器控制系统的控制方法,所述LLC谐振变换器控制系统包括前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块、检测模块、控制模块;所述前级变换模块接收输入源的输入,所述前级变换模块的输出作为所述LLC谐振变换模块的输入;所述LLC谐振变换模块的输出作为所述后级变换模块的输入;所述后级变换模块的输出作为负载的输入;所述LLC谐振变换模块的输入、输出以及所述后级变换模块的输出作为所述检测模块的输入;所述检测模块的输出作为所述控制模块的输入,所述控制模块控制所述前级变换模块、所述LLC谐振变换模块、所述后级变换模块; 
所述LLC谐振变换器控制系统的控制方法包括以下步骤: 
(1)根据负载所需设定所述后级变换模块输出电压; 
(2)测量确定所述LLC谐振变换模块在不同输出电压、输出功率时,效率最高时的频率;以输出电压、输出功率、工作频率的对应关系拟合成的函数式作为数学模型; 
(3)所述检测模块检测所述LLC谐振变换模块的输入电压、输出电压、输出功率;所述控制模块根据所述数学模型对所述检测模块检测的输入电压、输出电压、输出功率进行计算;计算出所述LLC谐振变换模块的工作频率; 
(4)所述控制模块根据步骤(3)的计算结果调节所述LLC谐振变换模块的频率至所需频率; 
(5)所述控制模块根据对步骤(1)所述后级变换模块输出电压的计算,调整所述前级变换器,使得所述后级变换模块输出电压能满足负载要求。 
6.根据权利要求5所述LLC谐振变换器控制系统的控制方法,其特征在于:对计算所述LLC谐振变换模块的工作频率进行上限限制和下限限制。 
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