CN109194136A - 一种减小双向llc变换器变压器偏磁控制方法 - Google Patents

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梁光耀
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Abstract

本发明公开了一种减小双向LLC变换器变压器偏磁的控制方法。本发明采用开关管驱动电路、控制器及谐振电感电流反馈电路来实现偏磁控制；其中双向LLC变换器主电路与开关管驱动电路及谐振电感电流反馈电路连接，控制器与谐振电感电流反馈电路及开关管驱动电路连接；所控制器根据谐振电感电流反馈电路的输出，判断变压器偏磁情况，当出现偏磁现象时，通过调节双向LLC变换器主电路中对应开关器件的PWM导通时间，使正负半周期的谐振电感电流对称，进而减小变压器偏磁。本发明所述控制方法控制简单，可快速有效地减小双向LLC变换器变压器的偏磁。

Description

一种减小双向LLC变换器变压器偏磁控制方法
技术领域
本发明涉及双向全桥LLC变换器技术领域，具体涉及一种减小双向LLC变换器变压器偏磁控制方法。
背景技术
双向全桥LLC变换器由于各参数的不一致，导致谐振电感电流的正负半周期不对称，给变压器带来偏磁问题，容易导致变压器饱和，增加变压器相关部件损耗，增大温升，甚至会导致变压器的振动加剧，产生大量谐波，增大变压器噪声。因此，设计的一种减小双向LLC变换器变压器偏磁控制方法，可快速减小变压器偏磁的问题，具有较高的工程使用价值。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明公开一种减小双向LLC变换器变压器偏磁控制方法，可以减小变压器偏磁问题，且此控制方法可靠、电路简单、易于实现。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。
一种减小双向LLC变换器变压器偏磁控制方法，所述双向LLC变换器变压器包括中双向LLC变换器主电路，在中双向LLC变换器主电路的基础上，采用开关管驱动电路、控制器及谐振电感电流反馈电路来实现偏磁控制；其中双向LLC变换器主电路与开关管驱动电路及谐振电感电流反馈电路连接，控制器与谐振电感电流反馈电路及开关管驱动电路连接；所控制器根据谐振电感电流反馈电路的输出，判断变压器偏磁情况，当出现偏磁现象时，通过调节双向LLC变换器主电路中对应开关器件的PWM导通时间，使正负半周期的谐振电感电流对称，进而减小变压器偏磁。
进一步地，所述的谐振电感电流反馈电路通过采样双向LLC变换器变压器的谐振电感电流，比较一个周期内谐振电感电流的最大值和最小值，得到一个误差e,当e超出设定阈值范围时，表明双向LLC主电路的变压器出现偏磁现象。
进一步地，当谐振电感电流反馈电路的输出e在设定阈值范围内时，不改变开关器件的占空比；当谐振电感电流反馈电路的输出e不在设定阈值范围时，调节相应开关器件的PWM导通时间，控制过程通过误差e的大小选择增大或减小相应器件占空比来实现。
进一步地，所述双向LLC变换器主电路中，与输入电源正极连接的两个开关管为第一开关管、第二开光管，与电源负极连接的两个开关管为第三开关管和第四开光管，当e大于阈值范围的最大值时，减小开第一关管的占空比或增大开关管第二的占空比，直至谐振电感电流反馈电路的输出e在阈值范围内；当e小于阈值范围的最小值时，增大第一开关管的占空比或减小第二开关管的占空比，直至谐振电感电流反馈电路的输出e在阈值范围内。
与现有技术方案相比较，本发明具有以下优点和技术效果：
1、与传统双向LLC相比，该变换器可以减小电路中参数不一致所导致的变压器偏磁问题。
2、可从控制原理上消除偏磁现象，设计简单。
3、可减小变压器设计余量，充分发挥变压器功率，提高系统工作效率。
附图说明
图1为一种减小双向LLC变换器变压器偏磁控制方法的拓扑连接示意图。
图2为抑制偏磁前后双向LLC变换器原边开关管驱动波形。
图3a、图3b分别为抑制偏磁前后双向LLC变换器谐振电感电流波形。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施作进一步的详细叙述，但本发明的实施不限于此，需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或符号，均是本领域技术人员可参照现有实现或理解的。
如图1所示，一种减小双向LLC变换器变压器偏磁控制方法的拓扑连接示意图。该拓扑由双向LLC变换器主电路、开关管驱动电路及谐振电感电流反馈电路组成；双向LLC变换器主电路与开关管驱动电路、控制器（可采用微处理器DSP或单片机实现）及谐振电感电流反馈电路（可采用电流互感器）连接，控制器与谐振电感电流反馈电路及开关管驱动电路连接。所述双向LLC变换器原边主电路中，与输入电源正极连接的两个开关管为第一开关管M1H、第二开光管M2H，与电源负极连接的两个开关管为第三开关管M1L和第四开光管M2L。
控制器根据谐振电感电流反馈电路的输出,判断变压器偏磁情况，当出现偏磁现象时，通过调节对应管的PWM导通时间，使正负半周期的谐振电感电流对称，减小变压器偏磁，从而保证系统的安全运行。抑制偏磁前后原边四个开关管的驱动波形（PWMM1H、PWMM2H、PWMM1L和PWMM2L）如图2所示，其中（a）为抑制偏磁前对应的PWM波形，（b）为抑制偏磁后对应的PWM波形。
所述的谐振电感电流反馈电路的输出，是通过谐振电感电流反馈电路采样谐振电感电流，比较其一个周期内的最大值和最小值，得到的一个误差e。指定一个阈值范围，当误差e超出该阈值范围时，表明双向LLC主电路的变压器出现偏磁现象，再通过偏磁抑制方法（控制器）控制开关管驱动电路。
所述偏磁抑制方法，即，当谐振电感电流反馈电路的输出e在阈值范围内时，不改变开关器件的占空比。当谐振电感电流反馈电路的输出e超出阈值范围时，出现两种情况：当e大于阈值范围的最大值时，减小第一开关管M1H的占空比或增大第二开关管M2H的占空比，即第一开关管M1H的死区时间增大5-10ns或第二开关管M2H的死区时间减小5-10ns，直至谐振电感电流反馈电路的输出e在阈值范围内；当e小于阈值范围的最小值时，增大第一开关管M1H的占空比或减小第二开关管M2H的占空比，即第一开关管M1H的死区时间减小5-10ns或第二开关管M2H的死区时间增大5-10ns，直至谐振电感电流反馈电路的输出e在阈值范围内。图3所示即为抑制偏磁前后谐振电感电流波形对比图。
本领域技术人员可以在不违背本发明的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，但是这些改动均落入本发明的保护范围。因此本发明技术范围不局限于上述实施例。

Claims (4)

1.一种减小双向LLC变换器变压器偏磁控制方法，所述双向LLC变换器变压器包括中双向LLC变换器主电路，其特征在于：在中双向LLC变换器主电路的基础上，采用开关管驱动电路、控制器及谐振电感电流反馈电路来实现偏磁控制；其中双向LLC变换器主电路与开关管驱动电路及谐振电感电流反馈电路连接，控制器与谐振电感电流反馈电路及开关管驱动电路连接；所控制器根据谐振电感电流反馈电路的输出，判断变压器偏磁情况，当出现偏磁现象时，通过调节双向LLC变换器主电路中对应开关器件的PWM导通时间，使正负半周期的谐振电感电流对称，进而减小变压器偏磁。
2.根据权利要求1所述的一种减小双向LLC变换器变压器偏磁控制方法，其特征在于：所述的谐振电感电流反馈电路通过采样双向LLC变换器变压器的谐振电感电流，比较一个周期内谐振电感电流的最大值和最小值，得到一个误差e,当e超出设定阈值范围时，表明双向LLC主电路的变压器出现偏磁现象。
3.根据权利要求2所述的一种减小双向LLC变换器变压器偏磁控制方法，其特征在于：当谐振电感电流反馈电路的输出e在设定阈值范围内时，不改变开关器件的占空比；当谐振电感电流反馈电路的输出e不在设定阈值范围时，调节相应开关器件的PWM导通时间，控制过程通过误差e的大小选择增大或减小相应器件占空比来实现。
4.根据权利要求2所述的一种减小双向LLC变换器变压器偏磁控制方法，其特征在于：所述双向LLC变换器主电路中，与输入电源正极连接的两个开关管为第一开关管、第二开光管，当e大于阈值范围的最大值时，减小开第一关管的占空比或增大开关管第二的占空比，直至谐振电感电流反馈电路的输出e在阈值范围内；当e小于阈值范围的最小值时，增大第一开关管的占空比或减小第二开关管的占空比，直至谐振电感电流反馈电路的输出e在阈值范围内。
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