[发明专利]谐振拓扑电路的功率变换器的控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制领域，更具体地说，涉及一种谐振拓扑电路的功率变换 器的控制方法和装置。

背景技术

LLC作为DC/DC变换电路拓扑，通过合理的设计，几乎可以全负载范 围实现零电压开通，在额定态实现副边整流二极管自然过零，几乎没有反向恢 复，大大提高变换器效率，同时正弦电流波形使开关频率的高次谐波分量很小， 有利于电磁干扰的设计。其频率增益曲线如图1所示。

从图1可知：随着输出电压降低(Gdc下降)、负载减轻，功率变换器的 工作频率需要不断增加，然而由于驱动电路、功率半导体本身、系统资源等方 面的限制，功率变换器有个最高工作频率。当变换器工作到最高频率后，业界 大体有三种方式来处理：1功率变换器直接关机、2功率变化器间歇工作、3让 功率变换器工作在脉宽调制(PWM)状态来调节功率变换器的输出。因为前两种 方式对功率变换器的性能有很大的影响，所以通过PWM来调节功率变换器增 益为常用方式。

常用对称半桥LLC功率变换器拓扑如图2所示。忽略死区时间，常用 PWM驱动波形如图3、4所示。无论功率变换器拓扑使用哪种发波方式，金 属氧化物半导体管体二极管(或反并联二极管)的续流及反向恢复，导致功率变 换器在PWM态存在一个明显的非单调区域。如图5、6所示。从上面两图可 以看出：PWM1从D1占空比开始，PWM2从D2开始，其占空比、增益曲 线变的相当平缓。

功率变换器工作频率及占空比一般都是由控制器的输出决定，其控制策 略如图7所示。上述的控制策略要想保证良好的控制特性，必须使得功率变换 器在整个控制器输出(Piout)范围内具有良好的单调性。而由图5、6可知，LLC 功率变换器在PWM区有一段是不单调的，实际上全桥LLC及其他谐振电路 PWM态都有类似不单调现象。因此上述控制策略不能很好的解决单调性问题。

因此，需要一种功率变换器的控制方法和装置，用于保证功率变换器在 整个PWM工作范围的单调性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的控制器输出不能使LLC 功率变换器及其他谐振拓扑电路在整个PWM工作范围内保持单调的缺陷，提 供一种谐振拓扑电路的功率变换器的控制方法和装置，用于保证功率变换器在 整个PWM工作范围的单调性。

本发明解决其技术问题的基本思路是：因为谐振电路同一个增益有不同频 率、占空比组合，所以可以用单调性好的频率、占空比组合来代替单调性差的 频率、占空比组合，以此来保证功率变换器在整个控制器输出范围内具有良好 的单调性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种谐振拓扑电路的功 率变换器的控制方法，包括调整功率变换器频率、占空比的组合来保证功率变 换器在整个控制器输出范围内具有良好的单调性。

在本发明所述谐振拓扑电路的功率变换器的控制方法中，包括

a.在控制器输出控制量小于第一设定值时，控制变换器工作频率沿第三 曲线变化、占空比沿第一曲线增加；

b.在所述控制器输出控制量增加到等于第一设定值时，控制所述变换器 的工作频率沿第三曲线增加、占空比稳定在第二曲线的第二稳定点，此时控制 器输出控制量大于第一设定值且小于第二设定值；

c.当控制器的输出控制量增加到等于第二设定值时，控制所述变换器的 占空比稳定在第一曲线的第一稳定点、变换器的工作频率沿第三曲线增加。

在本发明所述谐振拓扑电路的功率变换器的控制方法中，所述第二曲线最 大占空比处的直流增益大于第一曲线上占空比等于功率变换器PWM态保持 单调的最大占空比的点的直流增益。

在本发明所述谐振拓扑电路的功率变换器的控制方法中，所述第一曲线为 duty＝K1*(piout-piout_Amin)；所述第二曲线为duty＝K2*(piout-piout_Bmin)，其中， duty为功率变换器的占空比，piout为控制器的输出控制量，piout_Amin和piout_Bmin为第一曲线和第二曲线的零占空比对应的控制器输出值。

在本发明所述谐振拓扑电路的功率变换器的控制方法中，K1＝K2。

在本发明所述谐振拓扑电路的功率变换器的控制方法中，所述第三曲线为 控制器的输出控制量和频率的函数。