CN114094814A - 一种llc拓扑小增益波纹控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LLC拓扑小增益波纹控制方法及装置，包括如下步骤：获取LLC拓扑的输出电压；判断输出电压是否大于预设电压值；如是，则使LLC拓扑按固定占空比调频；如否，则使LLC拓扑按定频调占空比，以实现脉宽连续并降低输出电压波纹。通过先定频调宽再调频的方式，在控制环输出的低段进行调宽，逐步增大驱动占空比，再逐步调频降低频率，保证了控制环输出越强LLC拓扑的增益越大，避免了打嗝间隔工作模式导致的输出电压波纹过大。

Description

一种LLC拓扑小增益波纹控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电力设备控制技术领域，特别涉及一种LLC拓扑小增益波纹控制方法及装置。
背景技术
随着社会的不断发展，用户对用电质量的需求越来越高，而传统变压器已经不满足越来越多的用电需求和保障电能质量的稳定安全。一种新型电力变压器即电力电子变压器得到了快速发展，它不仅具备传统变压器的功能，还能保障用电质量，因此对电力电子变换器的研究具有实际应用价值，LLC变换器是这项研究的重要组成部分。
LLC转换器凭借简单、高效的优点而成为广泛用于PC、服务器和电视电源的拓扑结构。其谐振操作可实现全负载范围的软开关，从而成为高频和高功率密度设计的理想选择。此外，LLC转换器采用电容滤波器，无需输出滤波电感。有了电容滤波器，LLC转换器还可以使用额定电压较低的整流器，从而降低系统成本。此外，次级侧整流器可实现零电流转换，大大减少了反向恢复损耗。利用LLC拓扑结构的各项优势，可进一步提高效率，降低输出整流器的损耗。
LLC拓扑结构简单，易于实现ZVS，广泛用作充电机的后级DCDC，LLC的输出与输入的比值也叫增益，一般情况下，LLC电路的工作频率在第一谐振点和第二谐振点之间，并且其增益与频率成反比，即工作频率越低，电路增益越大，电路带载能力越强。传统的LLC控制部分的驱动都是以固定占空比调频，对于输出电压比较低或者负载很轻的时候，需要用打嗝间歇工作模式来稳输出电压。这就导致小增益下，模块工作在高频打嗝状态，输出电压纹波较大。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种LLC拓扑小增益波纹控制方法及装置，通过先定频调宽再调频的方式，在控制环输出的低段进行调宽，逐步增大驱动占空比，再逐步调频降低频率，保证了控制环输出越强LLC拓扑的增益越大，避免了打嗝间隔工作模式导致的输出电压波纹过大。
为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种LLC拓扑小增益波纹控制方法，包括如下步骤：
获取LLC拓扑的输出电压；
判断所述输出电压是否大于预设电压值；
如是，则使所述LLC拓扑按固定占空比调频；
如否，则使所述LLC拓扑按定频调所述占空比，以实现脉宽连续并降低所述输出电压波纹。
进一步地，所述使所述LLC拓扑按照定频调所述占空比，包括如下步骤:
按预设频率值进行占空比调宽；
在所述占空比达到预设比例值时进行调频，以实现脉宽连续及降低所述输出电压波纹。
进一步地，所述预设比例值为50％。
相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种LLC拓扑小增益波纹控制装置，包括：
获取模块，其用于获取LLC拓扑的输出电压；
判断模块，其用于判断所述输出电压是否大于预设电压值；
控制模块，其用于在所述输出电压大于所述预设电压值时使所述LLC拓扑按照固定占空比调频；
所述控制模块还用于在所述输出电压小于或等于所述预设电压值时，使所述LLC拓扑按定频调所述占空比，以实现脉宽连续并降低所述输出电压波纹。
进一步地，所述控制模块包括：
第一控制单元，其用于按预设频率值进行占空比调宽；
第二控制单元，其用于在所述占空比达到预设比例值时进行调频，以实现脉宽连续及降低所述输出电压波纹。
进一步地，所述预设比例值为50％。
相应地，本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述LLC拓扑小增益波纹控制方法。
相应地，本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述LLC拓扑小增益波纹控制方法。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
通过先定频调宽再调频的方式，在控制环输出的低段进行调宽，逐步增大驱动占空比，再逐步调频降低频率，保证了控制环输出越强LLC拓扑的增益越大，避免了打嗝间隔工作模式导致的输出电压波纹过大。
附图说明
图1是本发明实施例提供的LLC拓扑小增益波纹控制方法流程图；
图2是本发明实施例提供的LLC拓扑小增益波纹控制方法原理图；
图3是本发明实施例提供的LLC拓扑小增益波纹控制装置模块框图；
图4是本发明实施例提供的控制模块框图。
附图标记：
1、获取模块，2、判断模块，3、控制模块，31、第一控制单元，32、第二控制单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参照图1和图2，本发明实施例的第一方面提供了一种LLC拓扑小增益波纹控制方法，包括如下步骤：
步骤S100，获取LLC拓扑的输出电压。
步骤S200，判断输出电压是否大于预设电压值。
步骤S300，如是，则使LLC拓扑按固定占空比调频。
步骤S400，如否，则使LLC拓扑按定频调占空比，以实现脉宽连续并降低输出电压波纹。
相比于其他谐振变换器，LLC谐振变换器在较宽输入和负载条件下均可实现原边开关管的ZVS开通和副边整流二极管的ZCS关断，效率的优势使其成为了开关电源研究的热点。LLC谐振变换器通常由输入电源、桥式逆变网络、LLC谐振网络、变压器、整流滤波网络和负载组成。尽管变换器谐振网络固定，但是不同桥式逆变网络输出侧纹波存在很大差异，本专利里，我们将全桥和半桥逆变器结合起来使用。
为解决LLC谐振变换器的空载稳压问题和降低空载损耗，通常让LLC变换器在接近空载下运行在打嗝模式，但打嗝模式会引起较大的空载输出电压纹波。通过分析轻载打嗝模式输出纹波过大的原因，总结了一种在解决实际产品轻载问题中探讨得出的低成本实用化的新解决方案。
具体的，步骤S400中的使LLC拓扑按照定频调占空比，包括如下步骤:
步骤S410，按预设频率值进行占空比调宽。
步骤S420，在占空比达到预设比例值时进行调频，以实现脉宽连续及降低输出电压波纹。
进一步地，预设比例值为50％。
上述控制方法首先将控制环输出分为两段，使用低段调宽，调宽时需要定频，频率即为模块打嗝的频率，随着控制环的输出增大，逐步调大模块驱动的占空比，当占空比调到50％之后，调宽段结束，模块开始使用控制环输出的高段来定宽调频，占空比固定为50％，随着控制的增强，逐步降低频率。保证控制环的输出越强，LLC的增益越大，即控制的单调性，这样模块在低压段驱动能提前连续，避免打嗝引起的输出纹波过大。
相比之前模块在上限频率处已50％占空比打嗝，改为LLC在打嗝频率上调宽以后，能明显降低谐振腔的输入，对低输出电压时需求的谐振腔增益的要求降低，能较快实现脉宽连续，降低输出电侧纹波。
相应地，请参照图3，本发明实施例的第二方面提供了一种LLC拓扑小增益波纹控制装置，包括：获取模块1、判断模块2和控制模块3。其中，获取模块1用于获取LLC拓扑的输出电压。判断模块2用于判断输出电压是否大于预设电压值。控制模块3用于在输出电压大于预设电压值时使LLC拓扑按照固定占空比调频。控制模块3还用于在输出电压小于或等于预设电压值时，使LLC拓扑按定频调占空比，以实现脉宽连续并降低输出电压波纹。
具体的，请参照图4，控制模块3包括：第一控制单元31和第二控制单元32。第一控制单元31用于按预设频率值进行占空比调宽。第二控制单元32用于在占空比达到预设比例值时进行调频，以实现脉宽连续及降低输出电压波纹。
进一步地，预设比例值为50％。
上述控制装置首先将控制环输出分为两段，使用低段调宽，调宽时需要定频，频率即为模块打嗝的频率，随着控制环的输出增大，逐步调大模块驱动的占空比，当占空比调到50％之后，调宽段结束，模块开始使用控制环输出的高段来定宽调频，占空比固定为50％，随着控制的增强，逐步降低频率。保证控制环的输出越强，LLC的增益越大，即控制的单调性，这样模块在低压段驱动能提前连续，避免打嗝引起的输出纹波过大。
相比之前模块在上限频率处以50％占空比打嗝，改为LLC在打嗝频率上调宽以后，能明显降低谐振腔的输入，对低输出电压时需求的谐振腔增益的要求降低，能较快实现脉宽连续，降低输出电侧纹波。
相应地，本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器。以及与至少一个处理器连接的存储器。其中，存储器存储有可被一个处理器执行的指令，指令被一个处理器执行，以使至少一个处理器执行上述LLC拓扑小增益波纹控制方法。
相应地，本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述LLC拓扑小增益波纹控制方法。
本发明实施例旨在保护一种LLC拓扑小增益波纹控制方法及装置，包括如下步骤：获取LLC拓扑的输出电压；判断所述输出电压是否大于预设电压值；如是，则使所述LLC拓扑按固定占空比调频；如否，则使所述LLC拓扑按定频调所述占空比，以实现脉宽连续并降低所述输出电压波纹。上述技术方案具备如下效果：
通过先定频调宽再调频的方式，在控制环输出的低段进行调宽，逐步增大驱动占空比，再逐步调频降低频率，保证了控制环输出越强LLC拓扑的增益越大，避免了打嗝间隔工作模式导致的输出电压波纹过大。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LLC拓扑小增益波纹控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取LLC拓扑的输出电压；
判断所述输出电压是否大于预设电压值；
如是，则使所述LLC拓扑按固定占空比调频；
如否，则使所述LLC拓扑按定频调所述占空比，以实现脉宽连续并降低所述输出电压波纹。
2.根据权利要求1所述的LLC拓扑小增益波纹控制方法，其特征在于，所述使所述LLC拓扑按照定频调所述占空比，包括如下步骤:
按预设频率值进行占空比调宽；
在所述占空比达到预设比例值时进行调频，以实现脉宽连续及降低所述输出电压波纹。
3.根据权利要求1所述的LLC拓扑小增益波纹控制方法，其特征在于，
所述预设比例值为50％。
4.一种LLC拓扑小增益波纹控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，其用于获取LLC拓扑的输出电压；
判断模块，其用于判断所述输出电压是否大于预设电压值；
控制模块，其用于在所述输出电压大于所述预设电压值时使所述LLC拓扑按照固定占空比调频；
所述控制模块还用于在所述输出电压小于或等于所述预设电压值时，使所述LLC拓扑按定频调所述占空比，以实现脉宽连续并降低所述输出电压波纹。
5.根据权利要求4所述的LLC拓扑小增益波纹控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：
第一控制单元，其用于按预设频率值进行占空比调宽；
第二控制单元，其用于在所述占空比达到预设比例值时进行调频，以实现脉宽连续及降低所述输出电压波纹。
6.根据权利要求5所述的LLC拓扑小增益波纹控制装置，其特征在于，
所述预设比例值为50％。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述LLC拓扑小增益波纹控制方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述LLC拓扑小增益波纹控制方法。
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