[发明专利]一种LLC谐振变换器的分段式控制系统设计方法

权利要求书

1.一种LLC谐振变换器的分段式控制系统设计方法，其特征在于，包括：

S1，根据LLC谐振变换器的电路参数建立小信号模型；

S2，将LLC谐振变换器的小信号模型以谐振频率为界限分为两部分，并分别得到该两部分相应的传递函数解析式；

S3，获取LLC谐振变换器满载和最小负载状况下的直流增益曲线并结合开关频率范围获取LLC谐振变换器的工作区间，以谐振频率为界限将工作区间分为两部分；

S4，分别将各工作区间的边界工作点所对应的状态变量代入分段式传递函数解析式中，得到工作区间中各边界工作点的开环传递函数，通过各边界工作点的开环传递函数得出各边界工作点的开环稳定裕度；

S5，对两部分工作区间中各边界点的稳定裕度进行比较，分别获取两部分工作区间中开环稳定裕度最差的边界工作点设计相应的补偿器；

所述LLC谐振变换器包括半桥电路，变压器及整流滤波模块，两个功率开关管Q₁、Q₂串联构成半桥电路，半桥电路与输入电源并联，半桥电路的输出连接谐振电路，谐振电路由谐振电感L_r、谐振电容C_r、谐振电感L_m组成，谐振电路再经由变压器连接至整流滤波模块以及负载R_L，其中，整流滤波模块由整流二极管D₁、D₂与输出滤波电容C_o组成；

LLC谐振变换器工作区间以谐振频率f_r为界限分为两部分，在LLC谐振变换器中存在两个谐振频率：

第一，谐振电感L_r和谐振电容C_r发生谐振时的谐振频率f_r

第二，谐振电感L_r、谐振电容C_r与谐振电感L_m发生谐振时的谐振频率f_m

设功率开关Q₁、Q₂的开关频率为f_s，当f_m≤f_s＜f_r时的LLC谐振转换器的传递函数解析式如(3)所示：

式(3)中，Q_p为等效品质因数，ω_p为等效谐振角频率，G_DC为直流增益；

当f_s≥f_r时的LLC谐振转换器的传递函数解析式如(4)所示

其中，L_e2为等效电感，R_eq为等效负载，X_eq为谐振槽阻抗，R_L为负载，C_o为输出滤波电容，为LLC谐振转换器的小信号模型函数；

用所设计的补偿器对各频段筛选出的边界工作点处对应的传递函数进行补偿以实现LLC谐振变换器的稳定性调节。