[發明專利]一種全橋LLC諧振變換器定頻控制方法

有效

• 申請號: 201911356337.5
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111010043B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 潘健;劉松林;陳慶東;陳鳳嬌;呂磊;宋豪杰;石迪;劉雨晴;陳光義
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

1.一種全橋LLC諧振變換器定頻控制方法，所述全橋LLC諧振變換器由直流輸入源V_in)、原邊方波發生器Ⅰ、原邊LLC諧振電路Ⅱ、變壓器Ⅲ、副邊全橋整流電路Ⅳ、輸出濾波電容C_o和輸出電阻負載R_o構成，原邊方波發生器Ⅰ由原邊第一開關管S₁、原邊第二開關管S₂、原邊第三開關管S₃和原邊第四開關管S₄組成；原邊LLC諧振電路Ⅱ由諧振電容C_r、諧振電感L_r和勵磁電感L_m組成；其特征在于：

原邊第二開關管S₂和原邊第四開關管S₄通過一對定頻互補脈沖控制，占空比為50％，開關頻率等于諧振電容C_r和諧振電感L_r的串聯諧振頻率；

原邊第一開關管S₁和原邊第三開關管S₃的開關脈沖通過輸出電壓反饋控制，原邊第一開關管S₁和原邊第三開關管S₃開關脈沖的占空比互補；

通過對原邊第二開關管S₂和原邊第四開關管S₄通過一對定頻互補脈沖控制，結合原邊第一開關管S₁和原邊第三開關管S₃的開關脈沖通過輸出電壓反饋控制，使得原邊第一開關管S₁、原邊第二開關管S₂、原邊第三開關管S₃和原邊第四開關管S₄工作在諧振頻率點，開關頻率等于諧振頻率；

反饋控制的實現方式為，利用電壓采樣電路實現對輸出電阻負載R_o的輸出電壓采樣，得到輸出電壓值V_o，該值V_o與額定輸出參考值V_o-ref進行比較，得到電壓誤差量V_o-error，經過PI控制器參數整定得到輸出量u_(t)，其中t表示時間，u_(t)與定頻載波S_m進行比較，經過開關選擇，輸出原邊第一開關管S₁和原邊第三開關管S₃的控制脈沖；定頻載波S_m的頻率等于諧振電容C_r和諧振電感L_r的串聯諧振頻率，因此原邊第一開關管S₁和原邊第三開關管S₃的脈沖頻率也等于該諧振頻率；

當原邊第一開關管S₁占空比D1＝0時，原邊第一開關管S₁關斷，原邊第三開關管S₃占空比D3＝1，原邊第三開關管S₃閉合，原邊第二開關管S₂和原邊第四開關管S₄互補導通，所述全橋LLC諧振變換器工作在半橋狀態，原邊LLC諧振電路Ⅱ輸入電壓的基波分量為

其中，w為角頻率，t為時間；

當原邊第一開關管S₁占空比D1＝0.5時，原邊第三開關管S₃占空比D3＝0.5，原邊第一開關管S₁和原邊第三開關管S₃互補導通，原邊第二開關管S₂和原邊第四開關管S₄互補導通，所述全橋LLC諧振變換器工作在全橋狀態，原邊LLC諧振電路Ⅱ輸入電壓的基波分量為

全橋LLC諧振變換器原邊第一開關管S₁的占空比由輸出電壓反饋控制，當原邊第一開關管S₁的占空比為D1時，原邊LLC諧振電路Ⅱ輸入占空比為D的負方波電壓，其中D＝D1；原邊第一開關管S₁的占空比為0≤1≤0.5，原邊第三開關管S₃與原邊第一開關管S₁的占空比互補，D3＝1-D1，占空比為0.5≤D3≤1，所述全橋LLC諧振變換器原邊LLC諧振電路Ⅱ輸入電壓的基波分量為

所述一種定頻控制的全橋LLC諧振變換器的電壓增益表達式如下：

其中，0≤0.5，電壓增益是占空比D的函數，調節占空比D即實現調節電壓增益。