[发明专利]全桥LLC变换器短路电流控制电路和控制方法

说明书

本发明公开了全桥LLC变换器短路电流控制电路和控制方法，针对全桥LLC变换器在传统调频控制下，短路模式短路输出电流较难控制、短路谐振峰均比较大的问题，提出了一种基于数字控制方案移相控制的电路和控制方法，通过加入谐振电流反馈与给定的基准比较产生控制桥臂开关的移相时序。本发明控制电路和控制方法可以显著抑制短路发生时的瞬态谐振电流过冲，提供平稳的短路稳态电流控制。另外，在全桥LLC变换器的启动过程中，也有类似的问题。该方案同样适用于该变换器的启动过程控制。

技术领域

本发明涉及全桥LLC变换器短路电流控制电路和控制方法，属于电力电子变换器技术领域。

背景技术

LLC型谐振变换器是一种基于串联谐振改进的三谐振元件变换器，因其可以实现较宽负载范围内的ZVS软开关，本身实现软开关的环流能量较小，在工业界具有较为广泛的应用。LLC变换器的其他优点还包括易于实现变压器的磁集成，无体积较大的输出滤波电感容等。上述优点也符合航空场合对电力电子变换器的普遍追求。

软开关的LLC变换器所具有的高功率密度的优势对于航空应用领域下的应用具有极大的潜力。但是，由于谐振变换器本身所具有的短路能力较差的问题，使得LLC型变换器在该场合下的应用受阻。对于LLC变换器本身而言，在传统调频控制中，短路条件下存在谐振电流峰均比较大、短路电流难以控制的问题。此外，LLC的启动过程与短路过程较为类似，启动时刻输出电容未建立电压相当于短路，电压建立过程中也存在启动冲击电流较大的问题。上述问题使得LLC变换器的可靠性受到严重影响。

目前LLC主要采用频率调制控制(Pulse Frequency Modulation，PFM)，一般将变换器设计工作在谐振频率附近。在额定工作电压附近，PFM可以获得较好的调制效果。但是短路模式下，输出电压降为零。输入电压与输出电压的平衡关系被破坏，又因谐振腔在谐振频率附近具有很小的阻抗。因此需要将开关频率提高至若干倍额定工作频率，以降低谐振电流的峰值。当工作中在这种模式下的LLC变换器，谐振电流将具有比较大的峰均比，带来开关损耗大幅增加。另一方面，由于输出电压的迅速降低，控制器无法给出足够快速的响应，会使得谐振电流出现较大的过冲，这也将严重影响变换器的可靠性。

另一方面，在航空应用场合下，现有技术标准要求DC/DC变换器在短路时可以输出三倍的额定短路电流，这对变换器的短路性能提出了更高标准。若采用全调频控制，谐振电流将具有非常高的峰值和峰均比，因此开关损耗会大幅变高，变换器的可靠性将受到影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供全桥LLC变换器短路电流控制电路和控制方法，针对LLC变换器在短路模式下的电流控制和短路的瞬态过程中的谐振电流冲击问题，改善了短路时的瞬态冲击和稳态时的工作性能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：