[发明专利]基于多相LLC的直流变换器模型预测装置及控制方法

说明书

本发明提供一种基于多相LLC的直流变换器模型预测装置及控制方法，具体涉及直流变换器能量转换技术领域。所述装置包括两级变换器级联，输入端口共有S个，输出端口共有N个。前级由S个Buck电路并联组成，每个Buck电路都包含一个电感以及两个MOS管；后级由N相LLC谐振变换器组成，与前级Buck电路的输出端口相连。N相LLC谐振变换器的前桥采用半桥电路,包含两个MOS管、谐振电感、谐振电容和励磁电感。所述装置采用模型预测的控制方法，通过对下个周期输出电压进行预测来调节相关变量以达到维持输出电压的目的。本发明可接入多种电压等级，对直流变换器进行模型预测控制，可输出规定电压等级的电压，能够有效调节电压输出，能够满足多场景应用需求。

技术领域

本发明涉及直流变换器能量转换技术领域，尤其涉及一种基于多相LLC的直流变换器模型预测装置及控制方法。

背景技术

随着温室气体排放量的增加，“碳中和”目标的提出，DC/DC变换器的研究迫在眉睫。现如今，高效高频高功率密度成为电力电子变换器的发展趋势，DC/DC变换器在多种领域的需求逐渐增大，因此对DC/DC变换器提出了更高的要求。

然而，现有的DC/DC变换器及其控制方式仅能对单端口输入多端口输出，或多端口输入单端口输出进行调节，不能同时满足多端口输出多端口输入能量调节，无法满足多种电压等级的场景需求,且可承载的电流小，传输损耗大，成本较高。同时，实际中常常应用传统的PI控制，响应速度慢，存在着相位滞后的特点，难以应用在目前现有的DC/DC变换器上。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于多相LLC的直流变换器模型预测装置及控制方法，能够实现多电压等级的输出，解决动态响应慢的问题,提升电能输出质量，能应用于多种场合。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供一种基于多相LLC的直流变换器模型预测装置及控制方法，其装置构成如下：基于多相LLC的直流变换器由两级变换器级联组成，输入端口共有S个，分别为输入端口1，输入端口2，输入端口3……输入端口S；输出端口共有N个，分别为输出端口1，输出端口2，输出端口3……输出端口N。前级由S个Buck电路并联组成，分别命名Buck1，Buck2，……，BuckS，后级由多相LLC谐振变换器组成。

所述前级S个Buck电路共有S个输入端口，输入端独立，输入电压分别为V_in1，V_in2，V_in3，……V_inS，输出侧并联。每个Buck电路都包含电感L_S以及MOS管两个，Buck电路共同的输出端口0的输出电压为V _OUT0，输出电流i_OUT0，输出侧电容C_S1。

所述后级多相LLC谐振变换器，输入端口一个，与前级Buck电路的输出端口相连，多相LLC谐振变换器的正极与Buck电路的输出端口正极相连接，负极与Buck电路的输出端口负极相连接。多相LLC谐振变换器的前桥采用半桥电路,包含两个MOS管，谐振电感L_r，谐振电容C_r，励磁电感L_M。变压器采用矩阵变压器T，一次侧端口1个，次级侧端口N个，分别为N₁，N₂，N₃，……，N_N。多相LLC的后桥电路采用全波整流，输出端口N个，输出电压分别是V_OUT1，V_OUT2，V_OUT3，……，V_OUTN，输出电流分别是i_OUT1，i_OUT2，i_OUT3，……，i_OUTN。

基于多相LLC的直流变换器模型预测装置及控制方法，控制方法的主要步骤如下：