[發(fā)明專利]一種基于Boost加LLC諧振變換器的并聯(lián)均流控制方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110332827.2
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113054849B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王峰;王學(xué)華;阮新波
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/32;H02M3/28
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 王穎翀

本發(fā)明公開了一種基于Boost加LLC諧振變換器的并聯(lián)均流控制方法和裝置，屬于直流變換器控制領(lǐng)域，所述方法包括：S1：檢測各Boost加LLC諧振變換器模塊輸出的濾波電容電壓V_on和前級Boost升壓電感上的實(shí)際電流i_Lbn；將實(shí)際電流i_Lbn輸入電感電流反饋函數(shù)G_in得到反饋信號i_Lbfn；S2：將參考輸出電壓V_ref和濾波電容電壓V_on做差得到電壓誤差信號e_vn；S3：將電壓誤差信號e_vn輸入電壓控制器G_vc得到反饋信號i_Lbfn對應(yīng)的控制指令值i_{Lbfn_ref}，以模擬出與前級Boost升壓電感串聯(lián)的虛擬電阻；S4：利用控制指令值i_{Lbfn_ref}獲取決定占空比的調(diào)制信號e_in，以對并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行并聯(lián)均流控制。本發(fā)明在并聯(lián)系統(tǒng)啟動(dòng)或受到外部擾動(dòng)時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)各Boost加LLC諧振變換器模塊的占空比實(shí)現(xiàn)并聯(lián)均流控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直流變換器控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于Boost加LLC諧振變換器的并聯(lián)均流控制方法和裝置。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，大功率通信電源、航空航天器和艦船二次變換電源、大型高速計(jì)算機(jī)CPU電源等的應(yīng)用日益增多，這對直流變換器的電壓電流等級、容量、功率密度提出越來越高的要求。在低壓大功率場合，為了降低功率半導(dǎo)體器件的電流應(yīng)力，以方便選取合適的功率半導(dǎo)體器件，常用的解決方法之一是采用輸入并聯(lián)輸出并聯(lián)(Input-Parallel Output-Parallel，IPOP)組合變換器。作為構(gòu)成IPOP系統(tǒng)的基本模塊，其選用的變換器必須具有電氣隔離功能。

在大功率直流變換器場合，變換器拓?fù)渫ǔ２捎萌珮騆LC諧振變換器。但LLC諧振變換器主流控制方法為變頻控制，不利于優(yōu)化設(shè)計(jì)磁性元件和輸出濾波電容。為了克服該變頻控制的缺點(diǎn)，可以在其前面級聯(lián)一個(gè)非隔離型PWM斬波變換器，以構(gòu)成PWM斬波加LLC諧振變換器級聯(lián)的組合式變換器。在以Boost加LLC諧振變換器作為基本模塊構(gòu)成的IPOP系統(tǒng)中，受諧振元件的制作工藝等影響，不同模塊中LLC諧振變換器的諧振參數(shù)會存在一定差異，從而各個(gè)模塊輸入和輸出電流不均。而電流不均問題會導(dǎo)致各Boost加LLC諧振變換器模塊間電應(yīng)力和熱應(yīng)力不均，顯著降低IPOP系統(tǒng)的效率和可靠性，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)沟肐POP系統(tǒng)無法正常工作。

為了解決這一問題，通常會在IPOP系統(tǒng)中引入均流控制。目前常用的均流控制方法有平均電流法和輸出阻抗法。主動(dòng)均流法采用電流傳感器采樣各并聯(lián)模塊的輸出電流信號，按照一定的方法產(chǎn)生均流母線信號，分別與各相輸出電流信號進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差信號后送至控制環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)各相模塊的控制，從而實(shí)現(xiàn)模塊間的均流。

主動(dòng)均流法的精度較高，均流誤差小，但是需要電流傳感器及其附屬電路，費(fèi)用較高，同時(shí)該控制方法對噪聲較為敏感，系統(tǒng)穩(wěn)定性易受影響。輸出阻抗法通過人為串接電阻或通過虛擬電阻形式改變組合直流變換器各并聯(lián)模塊的等效輸出電阻，調(diào)節(jié)器輸出特性，從而實(shí)現(xiàn)均流。這種方法實(shí)現(xiàn)簡單，但是以犧牲輸出外特性換取較好的均流效果。且串聯(lián)實(shí)際電阻時(shí)會產(chǎn)生較大的功率損耗，不適用于大功率、高性能要求的場合。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于Boost加LLC諧振變換器的并聯(lián)均流控制方法和裝置，其目的在于，解決以Boost加LLC諧振變換器作為基本模塊構(gòu)成的IPOP系統(tǒng)因不同模塊LLC諧振參數(shù)差異而導(dǎo)致IPOP系統(tǒng)難以穩(wěn)定、可靠工作的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于Boost加LLC諧振變換器的并聯(lián)均流控制方法，包括：