[发明专利]LLC串联谐振直-直变换器的滑模控制器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于谐振变换器控制技术领域，具体涉及一种LLC串联谐振直-直变换器的滑模控制器及其控制方法。

背景技术

如图1所示，现有的LLC串联谐振直流-直流变换器，通常采用传统的PID控制反馈环路，减法器将采样输出与参考量做比较，其比较结果经PID控制调整及信号隔离后接入压控变频电路，压控变频电路把输入的电压信号转化为对应频率的占空比为50％的方波输出，方波输出信号经驱动电路后驱动功率开关管，以实现对输出的调节。为避免同一桥臂功率开关管直通，加入死区。传统的PID控制具有控制简单、稳定性好、适用性强的优点，但其对系统参数的变化比较敏感，当负载大范围变化，特别是带非线性负载时，具有动态响应速度慢，输出波形畸变等缺点。如今，LLC串联谐振直流-直流变换器的应用范围越来越广，其性能要求不断提高，特别是要求变换器具有高的稳态精度的同时还要具有快速的动态响应速度，传统的PID控制策略难以满足要求。

发明内容

本发明提供了一种LLC串联谐振直-直变换器的滑模控制器及其控制方法，其采用滞环滑模变结构控制使变换器功率开关管频率在两个频率间切换，在调节LLC串联谐振直-直变换器稳态输出的同时，可提升变换器的动态特性。

一种LLC串联谐振直-直变换器的滑模控制器，包括：

滑模控制环路，用于采样LLC串联谐振直-直变换器的输出电压信号，并产生滑模输出信号；

滞环比较器，用于将所述的滑模输出信号转化为滞环输出信号；

隔离电路，用于将所述的滞环输出信号隔离并转化为频率切换信号；

双频切换控制器，用于接收所述的频率切换信号，并产生两组相位互补的开关驱动信号；所述的两组开关驱动信号经驱动电路信号处理后分别驱动LLC串联谐振直-直变换器中的两个功率开关管。

所述的开关驱动信号的占空比为50％，信号在两种频率间切换，其切换频率为所述的滞环输出信号变化的频率。

所述的滑模控制环路为二阶滑模控制环路或三阶滑模控制环路。

所述的二阶滑模控制环路由减法器、加法器、比例调节器和微分调节器构成；其中，减法器的第一输入端为所述的二阶滑模控制环路的输入端并接收所述的LLC串联谐振直-直变换器的输出电压信号，减法器的第二输入端接收外部设备提供的基准电压信号，减法器的输出端与比例调节器的输入端和微分调节器的输入端相连，比例调节器的输出端与加法器的第一输入端相连，微分调节器的输出端与加法器的第二输入端相连，加法器的输出端为所述的二阶滑模控制环路的输出端并产生滑模输出信号；所述的二阶滑模控制环路的滑模面函数为：其中v_o为LLC串联谐振直-直变换器的输出电压信号，V_ref为基准电压信号，k₁为比例系数，k₂为微分系数。

所述的三阶滑模控制环路由减法器、加法器、比例调节器、微分调节器和积分调节器构成；其中，减法器的第一输入端为所述的三阶滑模控制环路的输入端并接收所述的LLC串联谐振直-直变换器的输出电压信号，减法器的第二输入端接收外部设备提供的基准电压信号，减法器的输出端与比例调节器的输入端、微分调节器的输入端和积分调节器的输入端相连，比例调节器的输出端与加法器的第一输入端相连，微分调节器的输出端与加法器的第二输入端相连，积分调节器的输出端与加法器的第三输入端相连，加法器的输出端为所述的三阶滑模控制环路的输出端并产生滑模输出信号；所述的三阶滑模控制环路的滑模面函数为：其中v_o为LLC串联谐振直-直变换器的输出电压信号，V_ref为基准电压信号，k₁为比例系数，k₂为微分系数，k₃为积分系数。

一种LLC串联谐振直-直变换器的滑模控制器的控制方法，包括如下步骤：

(1)采样LLC串联谐振直-直变换器的输出电压信号，将其与基准电压信号进行比较，并将比较结果转化为滑模输出信号；

(2)将滑模输出信号转化为高低电平交替变化的滞环输出信号，并将滞环输出信号隔离后转化为同样高低电平交替变化的频率切换信号；

(3)根据频率切换信号，产生两组相位互补，占空比为50％且在两种频率间切换的开关驱动信号；

(4)将两组开关驱动信号进行信号处理后，分别驱动LLC串联谐振直-直变换器中的两个功率开关管。