[发明专利]适用于LLC谐振型变换器的能量双向控制策略

说明书

本发明涉及一种适用于LLC谐振型变换器的能量双向控制策略，步骤为：步骤1、将LLC谐振型变换器原边全桥电路中的开关管S₁、S₄的驱动脉冲设置为占空比50％的方波，开关管S₂、S₃的驱动脉冲与开关管S₁、S₄的驱动脉冲互补，开关管S₂、S₃的驱动脉冲和开关管S₁、S₄的驱动脉冲间须留有死区时间；步骤2、将LLC谐振型变换器副边全桥电路中开关管V₁‑V₄的驱动脉冲宽度设置为0.5T_r，其中V₁、V₄与S₁、S₄的开通时刻同步，V₂、V₃与S₂、S₃的开通时刻同步；步骤3、利用电压传感器采集LLC谐振型变换器的输出侧电压v_b；步骤4、将采集到的输出侧电压v_b和参考值v_bref进行比较，其差值经PI控制器运算后，再通过压频转换，最后得到开关周期T_s，从而自动调节能量的双向流动。

技术领域

本发明适用于轨道交通、智能电网、新能源等所有可能用到双向直流变换的领域，具体涉及一种适用于LLC谐振变换器的能量双向控制策略。

背景技术

传统的LLC谐振变换器是一种隔离型单向DC/DC变换器，由于其具有很好的软开关实现能力，较宽的输入输出调节范围，同时具有效率高、功率密度大的特点，被广泛应用于高频开关电源领域，如笔记本电脑的适配器，LCD/LED驱动，微处理器电源芯片等。在上述应用场合中，LLC谐振变换器一般具有开关频率高，电压等级低，功率小，能量单向流动的特点。

近年来，新能源技术不断发展，电动汽车，智能微网，新能源并网技术得到了广泛研究和关注；在电网领域，随着智能、环保、绿色和节能等理念的不断深化，交直流混合输、配电网，直流输、配电网，固态变压器，能量路由器的概念也被相继提出；在轨道牵引供电领域，新一代高效能牵引变流器-电力电子牵引变压器的研制也逐渐被提上日程。在以上众多的研究热点和应用场合中，均需要双向DC/DC变换器作为各等级直流母线间的接口，与此同时，为了保证直流变换系统的高效率和高功率密度，还要求DC/DC变换器具有一定的软开关能力且工作在尽可能高的工作频率，并同时兼具电气隔离能力。基于上述需求，LLC谐振型变换器作为一种高效能隔离型软开关DC/DC变换器，在上述应用场合具有很高的应用潜力和价值。

然而，传统的LLC谐振型变换器的副边一般为二极管构成的不控整流桥结构，因此是一种单向的DC/DC变换器，并不适合能量双向流动的场合。为了实现LLC谐振型变换器能量的双向流动，人们把副边的二极管替换为可控型开关器件，如MOSFET，IGBT等。当能量正向流动时，原边开关器件正常工作，副边开关器件不施加驱动脉冲；当能量反向流动时，副边开关器件正常工作，而原边开关器件不施加驱动脉冲。通过上述方法，虽然实现了LLC谐振型变换器能量的双向流动，但其本质上为传统单向LLC谐振型变换器的正反向切换。它需要控制系统实时检测变换器的能量流动方向，这一方法十分依赖功率流向检测的可靠性和实时性，并且在正反向切换过程中会产生过电压以及变压器的饱和问题，具有较大的缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于基于传统LLC谐振型变换器拓扑结构无法实现能量双向流动，且现有的优化控制策略无法有效解决这一问题的现状，因此，本发明提出了一种适用于LLC谐振型变换器的能量双向控制策略，从而自动实现LLC谐振变换器的能量正反向切换。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：