[發明專利]一種多相交錯并聯LLC變換器的均流控制方法

有效

• 申請號: 201911042004.5
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110739857B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 吳旋律;羅徳杰;吳盼盼;吳小華
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/32;H02M1/14
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種多相交錯并聯LLC變換器的均流控制方法，在原有的脈沖頻率調制的基礎下，加入零矢量注入的控制方式，改變輸入到諧振腔的端口電壓，從而在變換器交錯并聯的狀態下，調整不同變換器的增益，進而彌補因為元件誤差所造成的LLC變換器之間的增益誤差，且不會失去LLC變換器軟開關的優點。本發明在不改變LLC變換器的拓撲結構的條件下完成均流，不添加多余的硬件，不增加并聯系統成本；不會使LLC變換器失去軟開關，即保證了均流，又保證了變換器的效率，可用在交錯并聯系統，實現均流的同時也減小系統輸出紋波，提高系統容量。

技術領域

本發明涉及電路領域，尤指一種LLC變換器的均流控制方法。

背景技術

交錯并聯技術能夠有效的降低輸出紋波，從而減少輸出電容，提高變換器的功率密度。交錯并聯LLC變換器就是將N相LLC變換器在同一開關頻率下并聯運行，其開關信號相位相差(180/N)°。

LLC諧振電路由多個無源器件組成，很難保證參數的一致性。在同一頻率下工作時，不同變換器之間增益不同，會導致電流不均衡的現象。此外，隨著不均流狀態的持續，各相變換器之間會出現溫度不平衡，進一步加劇電流不均的現象。均流問題對于多相LLC交錯并聯來說十分重要。由于LLC變換器為脈沖頻率調制(PFM)，所以當多相交錯并聯時，每相LLC的運行頻率一致，導致其不能采用傳統的均流控制方法來完成均流。

發明內容

為了克服現有技術的不足，解決LLC變換器交錯并聯時電流不均衡的問題，本發明提供了一種多相交錯并聯LLC變換器的均流控制方法。由于LLC變換器為脈沖頻率調制(PFM)，其增益與開關頻率相關，而當兩個或多個LLC變換器交錯并聯時，其開關頻率一致，而又因為諧振元件等磁性元件很難保證完全一致，則并聯系統中的各個LLC變換器的增益必然不相等，所以在兩相或多相LLC變換器交錯并聯時，則會產生電流不均衡的問題出現。本發明在原有的脈沖頻率調制(PFM)的基礎下，加入零矢量注入的控制方式，改變輸入到諧振腔的端口電壓，從而在變換器交錯并聯的狀態下，調整不同變換器的增益，進而彌補因為元件誤差所造成的LLC變換器之間的增益誤差，且不會失去LLC變換器軟開關的優點。本發明適用于輸入端串聯或者并聯，輸出端并聯的多相全橋LLC電路，后級整流電路可為任意拓撲，并且后級整流電路的控制方法可以為不控整流或者同步整流。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案的實現步驟為：

步驟1：設計LLC電路，輸入電壓為V_in，經過全橋逆變橋后，進入諧振腔并經過變壓器變壓，變壓后的電壓經過全橋整流橋輸出，其中，整流橋的實際負載為R_L，諧振腔的諧振電容為C_r，電容Cr串聯諧振電感L_r，并聯電感為勵磁電感L_m，確定關鍵參數變壓器變比，諧振電容，諧振電感和勵磁電感，前級逆變橋與后級整流橋均為全橋結構的LLC電路，當參數設計完成后，LLC電路的諧振增益隨之確定且不能改變，將多個LLC電路進行并聯，組成LLC電路并聯系統，且LLC電路的輸入端為串聯或并聯，輸出端為并聯；

步驟2：對于輸入端串聯或者并聯輸出端并聯的LLC電路，使每相的MOS管開關信號相位相差(180/N)°，其中N為并聯系統中LLC電路的個數，此即為交錯并聯；在每個開關周期對每相LLC電路的諧振電流的峰值進行采樣，表示為LLC電路并聯系統諧振電流的平均值，I_ri為第i相的諧振電流峰值的采樣值，e_ri為第i相與并聯系統的諧振電流平均值的誤差：

γ_i定義為第i相LLC變換器的零矢量因子，調節第i相增益所注入的零矢量時間為t＝γ_iT_s，其中T_s為LLC變換器的開關頻率；定義G_ac為LLC變換器的諧振腔增益：