[发明专利]一种LCC谐振变换器的暂态功率调节控制方法

说明书

本发明公开了一种具有快速动态响应的LCC谐振变换器的暂态功率调节控制方法，本发明属于电力电子领域，通过检测输入电压、输出电压和电流对变换器工况进行判断，若当前控制周期较上一控制周期的输出电压参考值未发生改变、输出电压未发生明显变化而输出电流发生明显改变则选择瞬态功率平衡算法，否则选择离散PI算法，计算变换器开关组态的持续时间并控制开关管的开关动作。本发明可在1个开关周期快速平衡传输功率，基本消除输出电压的波动过程，减小无源器件在暂态过程中承受的电应力。本发明可用于脉冲负载频率和功率任意变化的电子设备，且适应任意供电电源系统，其优点是：电源利用率高、适应性强，瞬态响应速度快。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种脉冲负载下LCC谐振变换器的暂态功率调节控制方法。

背景技术

近年来，随着科学技术与信息技术的高速发展，负载对电源的要求越来越多样化，目前，军工、医疗和科研上的不同设备，如电磁弹射、电镀电源、医用灭菌和食品保鲜等方面，都需要脉冲电源的支持，随着技术的发展，各种新型负载对功率脉冲电源的脉冲电压幅值、波形稳定性等提出了更高的要求。

LCC串并联谐振变换器是一种应用于高压直流电源的典型拓扑，通过利用分布电容实现全负载情况下的软开关，以提高变换器的工作效率。但其幅频特性受开关频率及负载大小影响，在较宽的工作范围下，难以得到良好的动态响应，特别是在宽增益及负载变动较大的工况中，LCC谐振变换器动态响应较慢，稳态精度低甚至输出电压不稳定。

经典PI控制方法是误差驱动的，受积分环节影响，在上述工况下，只有输出电压出现明显偏差后，PI控制的反馈调节机制才会生效，除了对功率波形的响应存在延迟，导致母线电压下跌外，PI控制下输出电压的暂态过程还会导致一定的波动和超调，而这些电压的暂态变化都会反映在输出的脉冲电压波形中，导致在对输出电压的波动范围要求严格的应用场景中，传统控制方法的应用受到很大局限。

谐振变换器的关键特征是谐振腔处存在高频、大幅值的谐振电压、电流，有效控制这些高频谐振行为是改善变换器动态响应、降低无源器件和变压器电应力以及提高变换器可靠性的关键。

从能量观点看，变换器输出电压的波动，本质上是由于传输功率和负载功率的不匹配造成的，在负载功率发生波动、而变换器的传输功率未被及时调整，传输功率中过剩或亏损的部分将被输出电容吞吐，导致输出电压泵升或跌落，如果能对负载功率的阶跃做出及时的辨识，并通过有效控制谐振腔的高频行为使传输功率与负载功率迅速匹配，就能对输出电压的动态特性实现本质上的改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脉冲负载下具有快速动态响应的LCC谐振变换器的控制方法，为了实现变换器在负载切换过程中输出电压的稳定，实现负载的平滑切换，本发明提出了一种谐振型LCC直流变换器的暂态功率快速匹配的控制方法，包括：

步骤1：对变换器的输入电压、输出电压、输出电流进行采集转换；

步骤2：根据步骤1采集的数据对变换器工况进行判断，若当前控制周期较上一控制周期的输出电压参考值未发生改变、输出电压未发生明显改变而输出电流发生明显改变则选择暂态功率调节控制算法，否则选择离散PI算法，然后计算变换器不同开关组态的持续时间；

步骤3：根据步骤2计算得到的组态持续时间控制切换变换器的开关动作；

步骤4：暂态功率调节控制算法执行完毕后，将离散PI算法中的误差积分值重置为新的稳态移相比和积分系数的比值。