[发明专利]一种新型全桥LLC空载及带载时的电压控制方法

说明书

技术领域

本发明属于属于谐振变换器控制技术领域，涉及一种新型全桥LLC空载及带载时的电压控制方法。

背景技术

LLC谐振型高频隔离DC-DC变换器，利用LLC型的谐振腔，可实现原边的ZVS和副边的ZCS。相比于其它的隔离型DC-DC变换器，LLC变换器拥有更高的效率和功率密度，增益范围较宽，能够适应输入电压的宽范围变化。工程上常将LLC变换器应用在降压直流供电的场合下，其应用已经较为成熟。近年来，越来越多的人将其应用在分布式发电和电动汽车充放电等领域，获得了较好的效果。

但是LLC在空载工况下，受寄生参数的影响，其增益曲线出现上翘，产生输出电压抬高，难以控制的现象。对此可以在空载工况下采用定频率控制的方式，但此方法会导致LLC效率下降。为了提升效率，也可采用burst模式对其进行控制，当输出电压升高到某一上限值时，关断所有开关管的控制信号，变换器进入空闲状态，输出电压因而下降；而当输出电压降低到某一下限值时，开关管的控制信号正常给出，变换器正常工作，将电压抬高，如此往复。此方法导致输出电压纹波过大，会对供电系统造成较大电磁干扰，不利于系统的长期稳定运行。并且，受制于较窄的带宽，LLC的动态响应速度比较慢，需要提出新型控制方式以弥补此不足。

经过检索，发现以下相近领域的已公开专利文献。

一种LLC谐振变换器(CN104578804A)，通过增加的双向开关，与原边桥臂及谐振电感构建一个升压环节；再通过所述控制器对于所述双向开关的控制可实现所述LLC谐振变换器的升压控制，进而适应更宽的输入输出电压范围，解决了现有技术难适应过宽的输入输出电压范围的问题。

基于LLC拓扑的超宽输出电压范围充电机及控制方法(CN104467443A)，包括LLC谐振变换器和控制电路，LLC谐振变换器包括由MOSFET全桥变换电路组成的开关网络，开关网络的输入端与电源输入端相连，输出端与谐振网路的输入端相连，谐振网路的输出端与变压器的漏感相连，变压器的副边线圈与整流滤波网络相连；控制电路包括控制单元，控制单元根据接收的LLC谐振变换器的输入端及输出端的信号控制MOSFET全桥变换电路的MOS管的开关，使LLC谐振变换器能在全电压范围内实现原边开关管的零电压导通，副边整流二极管的零电流关断。本发明输出电压宽，不受充电对象输入电压范围的限制，可以为各种新能源电动汽车充电。

经过对比，以上公开文件的技术方案与本专利申请存在较大不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种新型全桥LLC空载及带载时的电压控制方法,可以在不改变原电路硬件结构的基础上，实现空载工况和带载工况下LLC输出电压控制，并在空载时降低工作频率且不产生电压纹波。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种新型全桥LLC空载及带载时的电压控制方法，其特征在于：本控制方法采用的控制电路包括开关网络、谐振网络和整流网络，开关网络利用开关管Q1、Q2、Q3和Q4组成单相全桥可控逆变器的结构；谐振网络采用LLC型谐振腔。

而且，开关网络具体为：开关网络的电路内并联有两条桥臂，其中一条桥臂由串联的开关管Q1和开关管Q2组成，另一条桥臂由串联的开关管Q3和开关管Q4组成；

谐振网络采用LLC型谐振腔，包含谐振电容Cr，谐振电感Lr和变压器励磁电感Lm，该谐振电容Cr，谐振电感Lr以及变压器励磁电感Lm依次串联，该谐振网络一端连接在开关管Q1与开关管Q2之间的串联电路上，谐振网络的另一端连接在开关管Q3与开关管Q4之间的串联电路上。

而且，控制步骤为：

⑴程序开始运行，首先建立全桥半桥切换控制标志位SIGNAL_FH，作为反映LLC空载或满载电压状态的符号；

⑵当该控制程序开始运行后，判定标志位SIGNAL_FH的状态，决定进入空载调节程序或带载调节程序。

而且，步骤⑴中，检测SIGNAL_FH信号时：

当LLC的原边电感电流有效值的平均值I_LrAvg小于I_Lrl时，此时SIGNAL_FH由“1”变为“0”，开关管Q3断开，开关管Q4闭合，LLC由全桥转化到半桥；

当LLC的原边电感电流有效值的平均值大于I_Lru时，此时SIGNAL_FH由“0”变为“1”，开关管Q3、Q4恢复正常导通，LLC由半桥转化到全桥；

其中，I_Lrl小于I_Lru。