[发明专利]一种单级式谐振变换装置控制系统及控制方法

说明书

本发明提供了一种单级式谐振变换装置控制系统及控制方法，所述单级式谐振变换装置包括开关电路、谐振电路和整流滤波电路，所述开关电路、谐振电路和整流滤波电路依次串联，所述控制系统采集所述谐振电路的谐振电流，并对所述谐振电流进行积分处理，并根据所述单级式谐振变换装置的输入电压、输入电流和输出电压进行运算，最终生成驱动信号，驱动所述开关电路中开关管的开通与关断。本发明通过控制谐振电流的电荷量间接调节开关频率，实现软开关切换的同时对输入电流波形进行控制，进而实现单级式谐振变换装置的传输能量。

技术领域

本发明属于电能变换领域，具体涉及单级式谐振变换器控制系统。

背景技术

目前，单相单级式AC/DC LLC变换器通常采用直接频率控制策略，通过调节LLC谐振腔的开关频率逐步改变LLC谐振腔的工作状态，不同工作状态下LLC谐振腔工作特性不同，其能够传递的能量大小也不同，因此输出电压和输入电流将会随着开关频率的变化而变化。但LLC谐振腔工作状态变化规律非常复杂，并非随着开关频率的变化而线性变化的，这使得对应控制器设计非常复杂，需要设计多组控制参数来应对在不同相位下LLC谐振腔的工作状态需求，控制效果不好。而且开关频率只能间接控制LLC谐振腔的能量，这限制了直接频率控制策略的动态调节能力和电流控制环路带宽，并且在AC/DC这种外部条件(电压、功率)都始终处于变化的场合，对于电流环路带宽依赖程度非常大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种单级式谐振变换装置的控制系统及控制方法，通过控制谐振电流的电荷量间接调节开关频率，实现软开关切换，进而控制单级式谐振变换装置的传输能量。

为了实现上述目的，本发明主要采用以下技术方案：

一种单级式谐振变换装置控制系统，所述单级式谐振变换装置包括开关电路、谐振电路和整流滤波电路，所述开关电路、谐振电路和整流滤波电路依次串联，所述控制系统，包括，采样电路、积分电路、电压控制环、电流控制环和数字控制器，采样电路采集谐振电路的电流后输入所述积分电路，积分电路的输出端连接电流控制环，电压控制环的输入端采样所述整流滤波电路输出端的电压，并和负载电压参考值进行比较，所述电压控制环输出电流参考值至所述电流控制环，所述电流控制环的输出端连接数字控制器，所述数字控制器生成驱动信号至所述开关电路。

上述开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容和第二电容，所述第一开关管、第二开关管反向串联后和第一电容串联连接，所述第三开关管、第四开关管反向串联后和第二电容串联连接，所述第一开关管、第二开关管和第一电容的串联支路与所述第三开关管、第四开关管和第二电容的串联支路并联连接后的两端为所述开关电路的输出端，交流源的一端连接于所述第二开关管和第一电容之间，所述交流源的另一端连接于所述第四开关管和第二电容之间。

上述谐振电路包括，第一电感、变压器和第三电容，所述第一电感和第三电容串联后与所述变压器的原边绕组串联，所述谐振电路与所述开关电路的输出端并联，所述变压器的副边绕组与所述整流滤波电路并联。

上述积分电路包括第一电阻、第二电阻、第三电容、第一开关和运算放大器，所述运算放大器的反相输入端接地，所述运算放大器的同相输入端分别连接于第一电阻、第二电阻和第三电容的一端，所述第一电阻的另一端连接所述采样电路的输出端，所述第二电阻的另一端与所述第一开关串联后连接于所述运算放大器的输出端，所述第三电容的另一端连接于所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端连接所述电流控制环的一输入端。

上述采样电路包括高频电流互感器和第三电阻，所述第三电阻和高频电流互感器的输出端并联。

上述电压控制环包括第一调节器，采样所述整流滤波电路输出端的电压，并和负载电压参考值进行比较误差计算得到的电压误差信号输入到所述第一调节器的输入端，所述第一调节器的输出端连接所述电流控制环的一输入端。