[发明专利]一种多相交错并联LLC变换器的均流控制方法

说明书

本发明提供了一种多相交错并联LLC变换器的均流控制方法，在原有的脉冲频率调制的基础下，加入零矢量注入的控制方式，改变输入到谐振腔的端口电压，从而在变换器交错并联的状态下，调整不同变换器的增益，进而弥补因为元件误差所造成的LLC变换器之间的增益误差，且不会失去LLC变换器软开关的优点。本发明在不改变LLC变换器的拓扑结构的条件下完成均流，不添加多余的硬件，不增加并联系统成本；不会使LLC变换器失去软开关，即保证了均流，又保证了变换器的效率，可用在交错并联系统，实现均流的同时也减小系统输出纹波，提高系统容量。

技术领域

本发明涉及电路领域，尤指一种LLC变换器的均流控制方法。

背景技术

交错并联技术能够有效的降低输出纹波，从而减少输出电容，提高变换器的功率密度。交错并联LLC变换器就是将N相LLC变换器在同一开关频率下并联运行，其开关信号相位相差(180/N)°。

LLC谐振电路由多个无源器件组成，很难保证参数的一致性。在同一频率下工作时，不同变换器之间增益不同，会导致电流不均衡的现象。此外，随着不均流状态的持续，各相变换器之间会出现温度不平衡，进一步加剧电流不均的现象。均流问题对于多相LLC交错并联来说十分重要。由于LLC变换器为脉冲频率调制(PFM)，所以当多相交错并联时，每相LLC的运行频率一致，导致其不能采用传统的均流控制方法来完成均流。

发明内容

为了克服现有技术的不足，解决LLC变换器交错并联时电流不均衡的问题，本发明提供了一种多相交错并联LLC变换器的均流控制方法。由于LLC变换器为脉冲频率调制(PFM)，其增益与开关频率相关，而当两个或多个LLC变换器交错并联时，其开关频率一致，而又因为谐振元件等磁性元件很难保证完全一致，则并联系统中的各个LLC变换器的增益必然不相等，所以在两相或多相LLC变换器交错并联时，则会产生电流不均衡的问题出现。本发明在原有的脉冲频率调制(PFM)的基础下，加入零矢量注入的控制方式，改变输入到谐振腔的端口电压，从而在变换器交错并联的状态下，调整不同变换器的增益，进而弥补因为元件误差所造成的LLC变换器之间的增益误差，且不会失去LLC变换器软开关的优点。本发明适用于输入端串联或者并联，输出端并联的多相全桥LLC电路，后级整流电路可为任意拓扑，并且后级整流电路的控制方法可以为不控整流或者同步整流。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的实现步骤为：

步骤1：设计LLC电路，输入电压为V_in，经过全桥逆变桥后，进入谐振腔并经过变压器变压，变压后的电压经过全桥整流桥输出，其中，整流桥的实际负载为R_L，谐振腔的谐振电容为C_r，电容Cr串联谐振电感L_r，并联电感为励磁电感L_m，确定关键参数变压器变比，谐振电容，谐振电感和励磁电感，前级逆变桥与后级整流桥均为全桥结构的LLC电路，当参数设计完成后，LLC电路的谐振增益随之确定且不能改变，将多个LLC电路进行并联，组成LLC电路并联系统，且LLC电路的输入端为串联或并联，输出端为并联；

步骤2：对于输入端串联或者并联输出端并联的LLC电路，使每相的MOS管开关信号相位相差(180/N)°，其中N为并联系统中LLC电路的个数，此即为交错并联；在每个开关周期对每相LLC电路的谐振电流的峰值进行采样，表示为LLC电路并联系统谐振电流的平均值，I_ri为第i相的谐振电流峰值的采样值，e_ri为第i相与并联系统的谐振电流平均值的误差：

γ_i定义为第i相LLC变换器的零矢量因子，调节第i相增益所注入的零矢量时间为t＝γ_iT_s，其中T_s为LLC变换器的开关频率；定义G_ac为LLC变换器的谐振腔增益：