[发明专利]LLC谐振变换电路的数字化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及谐振变换电路，尤其涉及一种适用于LLC串联谐振变换电路的数字化控制方法。 

背景技术

谐振变换器以其大功率、高效率、高功率密度等优点在开关电源技术应用中得到广泛的研究和关注，LLC串联谐振变换电路作为一种特殊的电路拓扑，既能够满足高频化的要求，又能达到较高的变换效率，已经被业界广泛采用。工程上常用的LLC串联谐振变换电路一般用在降压场合，其应用已经较为成熟。而作为单相UPS(不间断电源)中DCDC部分的升压变换器的应用还较为少见，尤其是其所带负载为单相逆变器。用在升压变换带逆变负载的LLC数字控制上存在以下难点： 

一LLC串联谐振变换电路采用数字控制是一个巨大的挑战。作为UPS的一部分，LLC串联谐振变换电路采用了数字化控制，因而UPS总体设计的控制频率决定了LLC串联谐振变换电路的控制精度，由于UPS采用的控制和AD采样频率一般为10KHz，而LLC串联谐振变换电路的工作频率一般在100KHz，因此两者的频带相差太远，这带来的缺点是显而易见的。首先AD采样频率太低，采样LLC串联谐振变换电路的谐振电流滞后严重，电流环控制无法精确实现，而且还有可能变成正反馈；其次，即使是采样电流轮廓进行控制，由于控制频率太低，电流环带宽难以提高，电流环的作用会被大大减弱。 

二LLC串联谐振变换电路作为升压变换器，不可避免输入侧电流较大，因而开关管II区电压应力较大；而输出所带负载为单相逆变器，单相逆变器的功率是以其工频周期的一半波动的，单相逆变器负载的功率波动性极大地影响了输出动态变化判断的难度，首先，即使逆变器稳定带载，对于LLC串 联谐振变换电路来说也相当于时刻处于动态过程；其次逆变器突加载的不同时刻对应着LLC串联谐振变换电路不同的输出电压动态响应特性和II区电压应力，这给电路的设计和控制带来极大的不利。 

发明内容

本发明的主要目的就是解决现有技术中的问题，提供控制方法简单的LLC谐振变换电路的数字控制方法，以解决现有技术中UPS难以实现LLC串联谐振变换电路的问题。 

为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案： 

对LLC串联谐振变换电路和与LLC串联谐振变换电路电连接的逆变器分别进行采样，经过计算输出至数字控制器，所述数字控制器对输入量进行运算后输出驱动脉冲，所述驱动脉冲经驱动电路对所述LLC串联谐振变换电路进行控制。 

所述数字控制器的输入量包括输入量一和输入量二，所述输入量一由所述比例积分调节器控制输出，包括以下步骤，1)从所述LLC串联谐振变换电路得到输出电压采样值，2)将所述输出电压采样值与给定电压值比较，经比例积分运算得到数字控制器的输入量一；所述输入量二是根据逆变电流值判断出的动态工作点值，所述动态工作点值用于确定和控制LLC电路的初始工作状态，包括以下步骤，1)对所述逆变器输出采样逆变电流得到逆变电流采样值一，2)对所述逆变电流进行全通滤波后得到逆变电流采样值二，3)将逆变电流采样值一和逆变电流值二分别取绝对值后相加得到逆变电流值，4)根据逆变电流值确定动态工作点值。 

当所述逆变电流值大于参考值一时，参考值一根据负载的电气特性确定，动态工作点值为LLC串联谐振变换电路的谐振频率点；反之，当所述逆变电流值小于参考值一时，动态工作点值为LLC串联谐振变换电路的最大频率点。 

为实现最优的工作状态，通常选择LLC串联谐振变换电路的谐振点作为最优的动态工作点。 

为了避免电流环控制带来的误差和不稳定性，本发明中的所述LLC串联 谐振变换电路采用单电压环结构。 

本发明在整个负载范围采用变频控制和脉宽调制相结合的控制模式，当负载工作在空载或者轻载状态时，则产生由变频控制信号和脉宽调制信号共同调节的驱动脉冲，所述变频控制信号由变频控制电路产生，所述脉宽调制信号由脉宽调制电路产生；否则，产生占空比稳定而由变频控制信号单独调节的驱动脉冲。 

本发明有益的技术效果是： 

结合数字控制方法来实现UPS中LLC串联谐振变换电路的应用，本发明提出的单电压环数字控制结构，结合逆变器负载的特性应用了软件“虚拟整流”的方法快速判断当前的负载状态，屏蔽了加载时刻不同对系统负载判断的不利影响，并根据判断出的负载状态合理的选择动态工作点，以避免电流不可控和消除LLC串联谐振变换电路II区电压应力，从而实现UPS中LLC串联谐振变换的应用。 

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： 

图1为本发明的结构框图；