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
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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|---|---|---|---|
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