[發明專利]一種LLC諧振變換器自動頻率跟蹤方法

有效

• 申請號: 202010592099.4
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111654195B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 韋玉麒;羅全明;王芷晴
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 胡逸然

本發明公開了一種LLC諧振變換器自動頻率跟蹤方法，包括：S1、采集LLC諧振變換器的輸入電壓V_in和輸出電壓V_o；S2、基于輸入電壓V_in、輸出電壓V_o、所述LLC諧振變換器的拓撲以及所述LLC諧振變換器的匝比計算所述LLC諧振變換器的電壓增益；S3、當所述電壓增益小于1時，降低開關頻率實現頻率跟蹤；當電壓增益大于1時，增加開關頻率實現頻率跟蹤。本發明基于輸入電壓和輸出電壓的自動頻率跟蹤技術，能夠適用于所有工作模態并且不需要高速度和高精度數字控制器，降低了LLC諧振變換器自動頻率跟蹤過程中的硬件要求，減小了檢測電路的體積，提高了檢測效率，降低了功率損耗。

技術領域

本發明涉及諧振變換器技術領域，具體涉及一種LLC諧振變換器自動頻率跟蹤方法。

背景技術

如今，電力電子變換器正朝著高頻、高效率以及高功率密度的方向發展。其中，LLC諧振變換器因為可以在較大輸入電壓以及負載范圍內實現軟開關而被廣泛應用于工業各個領域，包括電動汽車車載充電機、數據中心通信電源、以及LED照明驅動電路等。

LLC諧振變換器的諧振頻率由電路中的諧振電容和諧振電感參數確定。當LLC諧振變換器工作在大于諧振頻率點時，半導體器件的開關損耗增加而且副邊二極管不能夠實現零電流關斷從而降低變換效率。當LLC諧振變換器工作在小于諧振頻率點時，盡管原副邊半導體器件均可實現軟開關，但是原邊電流有效值增大，從而增加電路導通損耗降低變換效率。因此，LLC諧振變換器的最優效率工作點為諧振頻率工作點。許多高效率應用場合利用LLC諧振變換器在諧振頻率工作點效率最高的特點來實現高效率功率變換。但是，在實際工作中，諧振元器件即諧振電感和諧振電容的大小會隨著電路的工作情況以及老化等因素的影響而發生改變，此時LLC諧振變換器的工作點便偏離了這個效率最優的工作點。因此，對LLC諧振變換器實施自動諧振頻率跟蹤具有重要的理論以及實際意義。

現有的LLC諧振變換器自動頻率跟蹤技術主要包括以下幾種。首先，可以通過檢測副邊二極管電流為零時間的長短來實現自動頻率跟蹤。但是這種方法僅適用于當LLC諧振變換器工作在小于諧振頻率點時，而且該方法需要高帶寬的比較器來實現零電流檢測功能。其次，有技術通過在線檢測諧振電感電流諧波含量大小來實現自動頻率跟蹤，該技術要求高精度以及高處理速度的數字控制器來實現對諧振電感電流的諧波計算。最后，也有技術提出通過檢測諧振電感電流的峰值點和過零點來實現自動頻率跟蹤。盡管該技術可以適用于LLC諧振變換器的不同工作模式，它需要高精度以及高處理速度的數字控制器來實現檢測和計算功能。除此之外，以上方法均需要對變換器電流進行檢測，而電流檢測需要消耗較大的功率并且不易實現。

綜上所述，如何降低LLC諧振變換器自動頻率跟蹤過程中的硬件要求，提高檢測效率，降低功率損耗，并且適用于所有工作模式，成為了本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明公開了一種LLC諧振變換器自動頻率跟蹤方法，基于輸入電壓和輸出電壓的自動頻率跟蹤技術，能夠適用于所有工作模態并且不需要高速度和高精度數字控制器，降低了LLC諧振變換器自動頻率跟蹤過程中的硬件要求，減小了檢測電路的體積，提高了檢測效率，降低了功率損耗。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種LLC諧振變換器自動頻率跟蹤方法，包括：

S1、采集LLC諧振變換器的輸入電壓V_in和輸出電壓V_o；

S2、基于輸入電壓V_in、輸出電壓V_o、所述LLC諧振變換器的拓撲以及所述LLC諧振變換器的匝比計算所述LLC諧振變換器的電壓增益；

S3、當所述電壓增益小于1時，降低開關頻率實現頻率跟蹤；當電壓增益大于1時，增加開關頻率實現頻率跟蹤。