[发明专利]一种三相交错并联LLC谐振变换器稳压均流控制方法

说明书

本发明公开了一种三相交错并联LLC谐振变换器稳压均流充电控制方法，其控制方法主要采用电压型PFM(脉宽频率调制)控制方法与控制相结合的控制方法实现，并引入归零控制器对所控制进行补偿，在满足电压稳定输出的前提下，消除了由于电磁器件自身误差的引起的电流不均的影响，降低输出电流纹波，延长变换器的使用寿命，并可提高谐振变换电路系统的转换效率和动态稳定性，有重要的应用意义。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地，涉及一种三相交错并联LLC谐振变换器稳压均流控制方法。

背景技术

LLC(Lr，Lm，Cr的缩写，其中，Lr为谐振电感，Lm励磁电感，Cr为谐振电容)谐振变换器具有开关频率高、关断损耗小、效率高、重量轻、体积小、电磁干扰噪声小、开关应力小等优点，因而得到了广泛应用。尽管变换器有很多优点，但仍存在一些不足，特别是在输出电流达到几十或上百安、功率等级达到几十甚至几百千瓦的应用场合，这种LLC拓扑存在明显的缺陷，不能满足实际应用的需要，主要体现在：(1)在大电流情况下，对副边的整流管的电流应力要求非常高，损耗较大，功率等级受到器件应力等限制；(2)由于输出只含有滤波电容，输出的电流纹波大，不适合大电流场合，滤波电容的寿命决定了变换器的寿命，因此常会采用多相交错并联LLC转换器，可以显著地减小输出电容中的输出纹波，通过计算推导可得到多相LLC谐振变换器并联时输出的电流纹波。

通过计算两相、三相、四相、五相并联情况下纹波大小可以得到，交错并联的相数越多，纹波率越小，半导体器件电流应力要求越低，但是随着模块数的增加，改善程度却越来越不明显，且拓扑结构以及控制方式愈加复杂。所以通常采用两相或者三相并联，两相并联输出纹波已经明显减小，但不足以适用于大电流大功率等场合应用且随着模块数的增加，改善程度却越来越不明显，拓扑结构以及控制方式越加复杂，所以采用三模块并联即可满足改善要求，此外，多模块并联技术己经成功的应用于同步Buck电路等其它拓扑中，通过多相分流或者多元件分压降低对开关元件的应力要求。所以选用三相拓扑作为研究对象。采用三相交错并联，原边Y型连接可以自动调节各相电压的能力，调节各相电流，并使电流自然叠加相消，不仅降低了输出电流纹波，还扩大了设备的容量。

LLC变换器最传统的控制方法是采用PWM脉宽调制，其控制简单，易于驱动；可实现原边侧开关管的ZVS(零电压开关)，能够有效减少开关损耗。由于其不对称的驱动工作方式，致使副边侧整流二极管所承受电压应力较高，且当变换器的负载很轻时，上开关管不容易实现ZVS(零电流开关)。采用PWM+PFM(PWM为脉冲宽度调制，PFM为脉冲频率调制)联合控制，但当其模式切换时，难以实现电流的平滑过渡，产生一定的电磁干扰；也有PFM调制或PWM调制方法结合移相控制策略一起应用到LLC变换器，但是在多相并联电路中容易引起移相角的丢失。目前最常用的是电压型PFM控制，能够在全负载范围内实现原边开关管ZVS，副边二极管能够实现ZCS，既降低了其电压应力，又避免了反向恢复损耗，易于控制，但是应用在并联LLC变换器，当各相之间的器件自身存在误差时，电路自身调节是难以实现各相均流，并长期使设备处于功率分配不均的状态。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提出一种三相交错并联LLC谐振变换器稳压均流控制方法，用于稳定三相并联LLC谐振变换器输出电压，不改变电路硬件结构的前提下，能够解决现有的多相并联时由自身器件参数误差或负载分配不均引起的电流不均的问题，还能提高系统的动态稳定性。

本发明解决其技术问题主要采取以下技术方案实现：

首先实现三相交错并联电路的电压稳定输出，其控制方法实现分为以下步骤：

步骤一：首先对输出电压采样，并与给定信号U_ref做差比较得到电压偏差△u，其值通过PI调制后输出的信号作为压控振荡器的给定信号，利用对脉冲序列计数的形式对压控振荡器的输出信号进行移相，并通过逻辑关系对产生各路开关管的驱动信号，形成了基本的电压型控制，能够实现LLC谐振变换器的稳压输出，且响应速度快。