[發明專利]一種雙向半橋三電平CLLLC諧振變換器及軟啟動控制方法

在審

• 申請號: 202010812859.8
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN111953196A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 孟令輝;趙鵬;劉華峰;華仕容;趙琦璘;李建軍;楊清明
• 申請（專利權）人: 四川航天烽火伺服控制技術有限公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M1/32;H02M3/335
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉新雷

本申請公開了一種雙向半橋三電平CLLLC諧振變換器及軟啟動控制方法，包括：先解鎖一次側半橋三電平的驅動信號，閉鎖二次側半橋三電平的驅動信號；一次側半橋三電平采用定頻變占空比控制，向一次側半橋的第一開關管和第四開關管輸出占空比相同，但相差50％占空比的控制信號，向一次側的第二開關管和第三開關管輸出占空比相同比第一占空比多出增量占空比，但相差50％占空比的控制信號；每個開關周期增加為控制信號增加預定步長。本申請的啟動方法能夠在變換器啟動的過程中抑制電流的過沖，保證電流的平衡以及平穩變化，降低了對開關管的耐流要求，避免啟動過程中變壓器的偏磁問題，降低變壓器容量的要求，從而減小變換器的體積，提高了變換器的功率密度。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，特別涉及一種雙向半橋三電平CLLLC諧振變換器及軟啟動控制方法。

背景技術

隨著電力電子器件的發展，雙向DC-DC變換器因其體積小，重量輕，無污染，功率因數高等優點廣泛應用于分布式發電、電動汽車、軌道交通等領域。

雙主動全橋(DAB)變換器是目前應用最為廣泛的DC-DC變換器。但是DAB變換器在實際應用過程中存在不少問題，原邊H橋超前橋臂和滯后橋臂開關管實現ZVS軟開關的條件是不同的，滯后橋臂上的開關管在運行過程中容易造成占空比丟失，軟開關失效，這是移相全橋DC-DC變換器的固有特性。負載較輕時，變換器ZVS范圍減小，難以實現全范圍軟開關。

近年來，軟開關諧振型DC-DC變換器得到了越來越多的關注。諧振變換器具有自然軟開關特性，可在較寬的輸入電壓和全負載范圍內實現軟開關，不需要借助任何輔助網絡且控制簡單。但是CLLLC諧振變換器正常啟動時，默認一次側NPC電容已經充上電，初始輸出電壓為零。如果直接使用PFM控制下的驅動信號去驅動一次側開關管，，橋臂輸出電壓V_AB此時將瞬間全部加在CLLLC諧振網絡上，會對二次側NPC電容進行充電。此過程將產生較大的沖擊電流，不僅可能擊穿開關管，還會因過壓而損毀諧振電容和NPC電容。

傳統LLC諧振變換器通常采用提高開關頻率f_s降低增益M的方式來啟動。但是這種高頻軟啟動策略在應用中有很大的局限性，當工作頻率f_s達到一定值時，通過增大工作頻率f_s并不能有效降低變換器增益M，同時開關管的自身特性及外部驅動性能也會限制住開關頻率。

綜上，現有技術中的高頻啟動并不能獲得理想的啟動效果，難以抑制電流的過沖，無法保證電流的平衡以及平穩變化。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種雙向半橋三電平CLLLC諧振變換器的軟啟動控制方法，能夠在變換器啟動的過程中抑制電流的過沖，保證電流的平衡以及平穩變化，降低了對開關管的耐流要求。其具體方案如下：

一種雙向半橋三電平CLLLC諧振變換器的軟啟動控制方法，包括：雙向半橋三電平CLLLC諧振變換器啟動時先解鎖一次側半橋三電平的驅動信號，閉鎖二次側半橋三電平的驅動信號；一次側半橋三電平采用定頻變占空比控制，啟動時刻，向一次側半橋的一次側第一開關管和一次側第四開關管輸出占空比均為第一占空比，但相差50％占空比的第一控制信號和第四控制信號，向一次側第二開關管和一次側第三開關管輸出占空比為所述第一占空比與增量占空比之和，但相差50％占空比的第二控制信號和第三控制信號；

每個開關周期增加為所述第一控制信號、所述第二控制信號、所述第三控制信號和所述第四控制信號增加預設的預定步長；

其中，所述預定步長大于0小于1；所述第一占空比與所述增量占空比之和大于0小于0.5。

可選的，在二次側端口電壓以恒定斜率上升期間，

t_{D_change}＝X×T；