[发明专利]利用PIR控制的LLC转换器及控制LLC转换器的方法

说明书

一种LLC转换器，包括：包括初级绕组和次级绕组的变压器、包括初级绕组的谐振级、包括开关且连接到输入电压和谐振级的开关级、连接到次级绕组且提供输出电压的整流级、以及控制器，控制器感测输出电压，并且基于对输出电压的比例积分控制来控制对开关的切换以降低输出电压相对于DC电压的误差，以及基于对输出电压的准谐振控制来控制对开关的切换以降低输出电压相对于具有频率带宽的电压范围的误差。

背景技术

1.技术领域

本发明涉及LLC转换器的控制方法。更具体地，本发明涉及具有120-Hz纹波降低的LLC转换器的控制方法。

2.现有技术

传统的LLC转换器在输出电压中可能具有120-Hz的纹波，并且在输入电压中可能具有较窄的频率带宽。

已知使用比例积分(PI)控制来控制转换器的输出电压。但是，PI控制不足以解决输出电压中的120-Hz纹波问题。在PI控制中，在DC参考电压的情况下存在零稳态误差。但是，在120-Hz AC参考电压的情况下存在小的稳态误差，因为PI控制带宽对于120-Hz AC参考电压来说不够大。

还已知使用比例谐振(PR)控制来控制转换器的输出电压。PR控制已在一些逆变器应用中使用，例如离网逆变器和并网逆变器。如果转换器提供60-Hz AC电压或电流，那么如果PR控制使用60-Hz AC参考电压，PR控制可以实现零稳态误差。

发明内容

本发明的优选实施例提供了PI和准谐振控制方法和使用这些方法的转换器，其中以简单的设计降低了输出电压中的120-Hz纹波，并且提高了输入电压的频率带宽。PI和准谐振控制方法使用两个参考电压。第一参考电压是诸如12V的DC电压，并且另一参考电压例如是120-HZ AC电压。第一参考电压情况下的PI控制非常好地提供了DC输出电压，并且准谐振控制解决了两倍于电网频率时出现的问题，其中，电网频率具有在57Hz和63Hz之间的小的波动，因此使用准谐振控制。PI控制和准谐振控制的采样周期是不同的。使用不同的采样周期实现了良好的性能，并且减少了计算时间和数字空间。

根据本发明的优选实施例，一种LLC转换器，包括：包括初级绕组和次级绕组的变压器、包括初级绕组的谐振级、包括开关且连接到输入电压和谐振级的开关级、连接到次级绕组且提供输出电压的整流级、以及控制器，控制器感测输出电压，并且基于对输出电压的比例积分控制来控制对开关的切换以降低输出电压相对于DC电压的误差，以及基于对输出电压的准谐振控制来控制对开关的切换以降低输出电压相对于具有频率带宽的电压范围的误差。

优选地，比例积分控制的第一采样周期比准谐振控制的第二采样周期长。优选地，控制器使用脉冲频率调制来控制对开关的切换。

优选地，比例积分控制和准谐振控制都是离散控制。优选地，准谐振控制的传递函数由下式提供：

其中ω是线角频率，ω_c是带宽角频率，k_r是连续准谐振控制中的谐振增益，α＝2ω_cT_R，k_R＝k_rT_R²，θ＝ωT_R，k_R是离散谐振增益，且T_R是准谐振控制的第二采样周期。

优选地，电压范围包括具有120Hz频率的电压。优选地，谐振级还包括谐振电感器、谐振电容器和磁化电感器。优选地，开关级包括由控制器控制的第一初级开关和第二初级开关。优选地，整流级包括第一同步整流器和第二同步整流器。优选地，控制器是数字信号控制器。