CN111010041A - 一种llc变换效率优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LLC变换效率优化方法，包括以下步骤：构建一个BOOST电路+LLC谐振变换器的两级式变换拓扑结构，在BOOST电路中设置单独的PI控制器；在LLC谐振变换器中检测负载电流信号，并传输至PI控制器；在BOOST电路升压过程中根据不同的负载对应调节LLC谐振变换器的母线电压，让BOOST电路升压输出值作为LLC谐振变换器的母线电压值；本发明通过在BOOST电路升压过程中根据不同的负载对应调节LLC谐振变换器的母线电压，让BOOST电路升压输出值作为LLC谐振变换器的母线电压值，控制LLC谐振变换器工作在谐振频率，能够实现全负载范围内达到高效率，并可以减少开关损耗。

Description

一种LLC变换效率优化方法
技术领域
本发明涉及LLC效率优化技术领域，尤其涉及一种LLC变换效率优化方法。
背景技术
LLC谐振变换器自其诞生以来，因其突出的优势受到越来越多的关注。LLC谐振变换器在整个工作范围内都可以实现原边开关管的软开通，即使开关频率很高，仍可实现较高的效率。开关频率的提高有利于减小变压器和滤波器的体积，并且谐振电感和励磁电感可以集成到变压器中，因此可以实现很高的功率密度；
目前，BOOST+LLC两级式变换是常用的DCDC变换拓扑，例如由400V电池变换成14V低压供电，BOOST获得稳定的母线电压，LLC调节频率获得稳定的输出电压Vo＝14V。但是，随着功率增大，比如，3kw的机器输出最大电流能达到220A，随着负载不断增加，LLC输出电压VLLC＝Vo+IR也增加，使得谐振频率下降，如果采用恒定母线电压，车载DCDC工作于轻载时谐振频率很高，效率较低，如何提供一种全负载范围的LLC效率优化的技术方案是本领域技术人员目前需要解决的问题，因此，本发明提出一种LLC变换效率优化方法，以解决现有技术中的不足之处。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种LLC变换效率优化方法，通过构建一个BOOST电路+LLC谐振变换器的两级式变换拓扑结构，在BOOST电路中设置单独的PI控制器，以及通过调整BOOST电路的占空比，在BOOST电路升压过程中根据不同的负载对应调节LLC谐振变换器的母线电压，让BOOST电路升压输出值作为LLC谐振变换器的母线电压值，控制LLC谐振变换器工作在谐振频率，能够实现全负载范围内达到高效率，并可以减少开关损耗。
本发明提出一种LLC变换效率优化方法，包括以下步骤：
步骤一：构建一个BOOST电路+LLC谐振变换器的两级式变换拓扑结构，在BOOST电路中设置单独的PI控制器，PI控制器的占空比D满足公式(1)的描述；
D＝U+KI*Iout(1)
步骤二：在LLC谐振变换器中检测负载电流信号、母线电压反馈信号和母线电压给定信号，并将检测到的负载电流信号、母线电压反馈信号和母线电压给定信号传输至BOOST电路中设置单独的PI控制器；
步骤三：在BOOST电路升压过程中根据不同的负载对应调节LLC谐振变换器的母线电压，让BOOST电路升压输出值作为LLC谐振变换器的母线电压值，控制LLC谐振变换器工作在谐振频率。
进一步改进在于：所述步骤一公式(1)中的KI为负载电流前馈系数，Iout为负载电流，D为占空比，U为控制器输出的控制量，通过增加KI*Iout项可以调整BOOST电路的占空比，LLC谐振变换器的母线电压能够随负载变化，LLC谐振变换器始终工作在谐振频率。
进一步改进在于：所述步骤一中BOOST电路采用闭环控制方式，所述LLC谐振变换器采用开环或定频控制的方式。
进一步改进在于：所述步骤二中LLC谐振变换器检测到的负载电流信号通过通信接口传输至BOOST电路中设置单独的PI控制器。
进一步改进在于：所述通信接口为USB接口。
本发明的有益效果为：通过构建一个BOOST电路+LLC谐振变换器的两级式变换拓扑结构，在BOOST电路中设置单独的PI控制器，以及通过调整BOOST电路的占空比，在BOOST电路升压过程中根据不同的负载对应调节LLC谐振变换器的母线电压，让BOOST电路升压输出值作为LLC谐振变换器的母线电压值，控制LLC谐振变换器工作在谐振频率，能够实现全负载范围内达到高效率，并可以减少开关损耗。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1所示，本实施例提出一种LLC变换效率优化方法，包括以下步骤：
步骤一：构建一个BOOST电路+LLC谐振变换器的两级式变换拓扑结构，在BOOST电路中设置单独的PI控制器，PI控制器的占空比D满足公式(1)的描述，BOOST电路采用闭环控制方式，所述LLC谐振变换器采用开环控制的方式；
D＝U+KI*Iout(1)
其中，KI为负载电流前馈系数，Iout为负载电流，D为占空比，U为控制器输出的控制量，通过增加KI*Iout项可以调整BOOST电路的占空比；
步骤二：在LLC谐振变换器中检测负载电流信号、母线电压反馈信号和母线电压给定信号，并将检测到的负载电流信号、母线电压反馈信号和母线电压给定信号通过USB接口传输至BOOST电路中设置单独的PI控制器；
步骤三：在BOOST电路升压过程中根据不同的负载对应调节LLC谐振变换器的母线电压，让BOOST电路升压输出值作为LLC谐振变换器的母线电压值，控制LLC谐振变换器工作在谐振频率。
通过构建一个BOOST电路+LLC谐振变换器的两级式变换拓扑结构，在BOOST电路中设置单独的PI控制器，以及通过调整BOOST电路的占空比，在BOOST电路升压过程中根据不同的负载对应调节LLC谐振变换器的母线电压，让BOOST电路升压输出值作为LLC谐振变换器的母线电压值，控制LLC谐振变换器工作在谐振频率，能够实现全负载范围内达到高效率，并可以减少开关损耗。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种LLC变换效率优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：构建一个BOOST电路+LLC谐振变换器的两级式变换拓扑结构，在BOOST电路中设置单独的PI控制器，PI控制器的占空比D满足公式(1)的描述；
D＝U+KI*Iout(1)
步骤二：在LLC谐振变换器中检测负载电流信号、母线电压反馈信号和母线电压给定信号，并将检测到的负载电流信号、母线电压反馈信号和母线电压给定信号传输至BOOST电路中设置单独的PI控制器；
步骤三：在BOOST电路升压过程中根据不同的负载对应调节LLC谐振变换器的母线电压，让BOOST电路升压输出值作为LLC谐振变换器的母线电压值，控制LLC谐振变换器工作在谐振频率。
2.根据权利要求1所述的一种LLC变换效率优化方法，其特征在于：所述步骤一公式(1)中的KI为负载电流前馈系数，Iout为负载电流，D为占空比，U为控制器输出的控制量，通过增加KI*Iout项可以调整BOOST电路的占空比，LLC谐振变换器的母线电压能够随负载变化，LLC谐振变换器始终工作在谐振频率。
3.根据权利要求1所述的一种LLC变换效率优化方法，其特征在于：所述步骤一中BOOST电路采用闭环控制方式，所述LLC谐振变换器采用开环或定频控制的方式。
4.根据权利要求1所述的一种LLC变换效率优化方法，其特征在于：所述步骤二中LLC谐振变换器检测到的负载电流信号通过通信接口传输至BOOST电路中设置单独的PI控制器。
5.根据权利要求4所述的一种LLC变换效率优化方法，其特征在于：所述通信接口为USB接口。
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