[發明專利]LLC串聯諧振直-直變換器的滑模控制器及其控制方法

有效

• 申請號: 201110152034.9
• 申請日: 2011-06-08
• 公開（公告）號: CN102223077A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 馬皓;郭津
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M3/338
• 分類號: H02M3/338
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于諧振變換器控制技術領域，具體涉及一種LLC串聯諧振直-直變換器的滑模控制器及其控制方法。

背景技術

如圖1所示，現有的LLC串聯諧振直流-直流變換器，通常采用傳統的PID控制反饋環路，減法器將采樣輸出與參考量做比較，其比較結果經PID控制調整及信號隔離后接入壓控變頻電路，壓控變頻電路把輸入的電壓信號轉化為對應頻率的占空比為50％的方波輸出，方波輸出信號經驅動電路后驅動功率開關管，以實現對輸出的調節。為避免同一橋臂功率開關管直通，加入死區。傳統的PID控制具有控制簡單、穩定性好、適用性強的優點，但其對系統參數的變化比較敏感，當負載大范圍變化，特別是帶非線性負載時，具有動態響應速度慢，輸出波形畸變等缺點。如今，LLC串聯諧振直流-直流變換器的應用范圍越來越廣，其性能要求不斷提高，特別是要求變換器具有高的穩態精度的同時還要具有快速的動態響應速度，傳統的PID控制策略難以滿足要求。

發明內容

本發明提供了一種LLC串聯諧振直-直變換器的滑模控制器及其控制方法，其采用滯環滑模變結構控制使變換器功率開關管頻率在兩個頻率間切換，在調節LLC串聯諧振直-直變換器穩態輸出的同時，可提升變換器的動態特性。

一種LLC串聯諧振直-直變換器的滑模控制器，包括：

滑模控制環路，用于采樣LLC串聯諧振直-直變換器的輸出電壓信號，并產生滑模輸出信號；

滯環比較器，用于將所述的滑模輸出信號轉化為滯環輸出信號；

隔離電路，用于將所述的滯環輸出信號隔離并轉化為頻率切換信號；

雙頻切換控制器，用于接收所述的頻率切換信號，并產生兩組相位互補的開關驅動信號；所述的兩組開關驅動信號經驅動電路信號處理后分別驅動LLC串聯諧振直-直變換器中的兩個功率開關管。

所述的開關驅動信號的占空比為50％，信號在兩種頻率間切換，其切換頻率為所述的滯環輸出信號變化的頻率。

所述的滑模控制環路為二階滑模控制環路或三階滑模控制環路。

所述的二階滑模控制環路由減法器、加法器、比例調節器和微分調節器構成；其中，減法器的第一輸入端為所述的二階滑模控制環路的輸入端并接收所述的LLC串聯諧振直-直變換器的輸出電壓信號，減法器的第二輸入端接收外部設備提供的基準電壓信號，減法器的輸出端與比例調節器的輸入端和微分調節器的輸入端相連，比例調節器的輸出端與加法器的第一輸入端相連，微分調節器的輸出端與加法器的第二輸入端相連，加法器的輸出端為所述的二階滑模控制環路的輸出端并產生滑模輸出信號；所述的二階滑模控制環路的滑模面函數為：其中v_o為LLC串聯諧振直-直變換器的輸出電壓信號，V_ref為基準電壓信號，k₁為比例系數，k₂為微分系數。

所述的三階滑模控制環路由減法器、加法器、比例調節器、微分調節器和積分調節器構成；其中，減法器的第一輸入端為所述的三階滑模控制環路的輸入端并接收所述的LLC串聯諧振直-直變換器的輸出電壓信號，減法器的第二輸入端接收外部設備提供的基準電壓信號，減法器的輸出端與比例調節器的輸入端、微分調節器的輸入端和積分調節器的輸入端相連，比例調節器的輸出端與加法器的第一輸入端相連，微分調節器的輸出端與加法器的第二輸入端相連，積分調節器的輸出端與加法器的第三輸入端相連，加法器的輸出端為所述的三階滑模控制環路的輸出端并產生滑模輸出信號；所述的三階滑模控制環路的滑模面函數為：其中v_o為LLC串聯諧振直-直變換器的輸出電壓信號，V_ref為基準電壓信號，k₁為比例系數，k₂為微分系數，k₃為積分系數。

一種LLC串聯諧振直-直變換器的滑模控制器的控制方法，包括如下步驟：

(1)采樣LLC串聯諧振直-直變換器的輸出電壓信號，將其與基準電壓信號進行比較，并將比較結果轉化為滑模輸出信號；

(2)將滑模輸出信號轉化為高低電平交替變化的滯環輸出信號，并將滯環輸出信號隔離后轉化為同樣高低電平交替變化的頻率切換信號；

(3)根據頻率切換信號，產生兩組相位互補，占空比為50％且在兩種頻率間切換的開關驅動信號；

(4)將兩組開關驅動信號進行信號處理后，分別驅動LLC串聯諧振直-直變換器中的兩個功率開關管。