[发明专利]实现LLC谐振变换器多步调频的数字控制方法

说明书

本发明公开了实现LLC谐振变换器多步调频的数字控制方法，属于发电、变电或配电的技术领域。该方法通过包括电压采样电路、以微控制器为核心的控制电路、隔离驱动电路的系统实现，在每个周期内采样输出电压值，当输入电压或输出负载变化引起输出电压波动时，通过电压采样电路采集分压电阻上的电压值，由以微控制器为核心的控制电路比较输出电压采样值与设定值后计算得到最大增益或最小增益值点对应的频率并切换至该频率点，在消除输入电压或输出负载变化引起的输出电压波动后，使LLC变换器工作在要求的开关频率处并依据输出电压偏离设定值的差值对输出电压进行PI调节，最终使输出电压稳定，提高了动态响应速度。

技术领域

本发明公开了实现LLC谐振变换器多步调频的数字控制方法，涉及LLC谐振变换器的控制技术，属于发电、变电、配电的技术领域。

背景技术

微处理器运算速度的提高要求供电电源有高输出电流变化率、极小的电压波动范围等特点。动态响应成为LLC谐振变换器的一个重要参数，该参数要求LLC谐振半桥变换器在输入端电压或输出端负载跳变时能够在较短的时间内就能达到稳态。

提高动态响应速度的方法有很多种，目前主要有两种，其中一种是将MOS管和内部补偿电路集成在一起，选用较优良的滤波装置和理想的反馈回路作为变换器的输出，这种方法要求反馈回路具有宽频带和大增益且保证环路稳定，虽然能在一定程度上稳定输出电压，但存在如下两个较大缺陷：

(1)温度、负载参数变化造成的相移达到360°，引发系统振荡，

(2)补偿放大器因工作在负反馈状态存在180°的相移，留给功率补偿网络的相移为180°，能够提升的动态响应性能有限。

另外一种提高动态响应速度的方法是数字实现方法，数字控制具有对外部干扰不敏感、功能扩展方便、容易实现系统升级和各种控制算法等优点，是目前研究的热点，也是未来继续深入研究的方向。数字控制未增加外围电路，在PFC算法的基础上增加补偿环节优化算法性能，一种优化算法是引入电机控制的矢量旋转方法以产生谐波补偿所需要的正弦波。数字控制方法较为准确，相较于电路补偿方法，提高了动态响应速度，然而，其算法复杂度有较大提高，在某些要求苛刻的应用场合依旧无法满足快速响应的要求。

综上，近些年，优化提高动态响应速度的数字控制方法成为研究的重要对象，但目前所用方法无法同时满足电路结构简单、集成度高、高频下准确有效的快速响应等要求，开关变换器中动态响应速度较慢的问题仍待解决。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了实现LLC谐振变换器多步调频的数字控制方法，以较为简单的电路结构提高了LLC变换器的动态响应速度，解决了现有LLC谐振变换器数字控制方案不能同时满足电路结构简单、集成度高、高频下准确有效地快速响应等多种应用需求的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

实现LLC谐振变换器多步调频的数字控制方法，以电压采样电路、以微控制器为核心的控制电路、隔离驱动电路组成的数字控制系统对LLC谐振变换器进行逐步调频以稳定其输出。

当LLC变换器处于稳定工作状态时，输入电压或输出负载变化会引起输出电压V_O的波动，通过电压采样电路采集分压电阻上的电压值，由以微控制器为核心的控制电路对采样值进行模数转换和放大处理得到的V_O’，比较V_O’与设定值，在V_O’与设定值的偏差超出允许值时计算得到最大增益或最小增益值点对应的频率并切换至该频率点，而在V_O’与设定值的偏差小于允许值时控制变换器工作于要求开关频率处，经过多个开关周期的逐步调节实现LLC变换器稳定工作于要求开关频率处，再对每个开关周期的V_O’与设定值的差值进行PI调节，最终使输出电压稳定，LLC变换器再次处于稳定工作状态，具体包括以下步骤：