[发明专利]适应快速负载突变的LLC变换器最优状态轨迹控制方法

权利要求书

1.适应快速负载突变的LLC变换器最优状态轨迹控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，以LLC谐振变换器的谐振电容电压和谐振电感电流作为状态变量，建立LLC谐振变换器的状态轨迹模型；

步骤二，在LLC谐振变换器开机启动后，检测LLC谐振变换器的输出电压和负载电流，并判断负载状态与负载跳变情况；

步骤三，根据步骤二，如果负载没有跳变，且LLC谐振变换器工作于轻载或完全空载状态，则系统进入滞环控制模式；

步骤四，根据步骤二，如果负载没有跳变，且LLC谐振变换器工作于重载或满载状态，则系统进入线性控制模式；

步骤五，根据步骤二，如果负载由重载或满载状态跳变至轻载或完全空载状态，则系统直接进入滞环控制模式；

步骤六，根据步骤二，如果负载由轻载或完全空载状态跳变至重载或满载状态，则系统进入状态轨迹控制模式；

步骤七，根据步骤一和步骤六，如果LLC谐振变换器当前工作于滞环控制模式且处于关机状态，则此时LLC谐振变换器的状态轨迹为一个点，系统计算目标工作点状态轨迹半径，并计算对应的最优状态轨迹控制模式一的脉宽宽度；

步骤八，根据步骤一和步骤六，如果LLC谐振变换器当前工作于线性控制模式或工作于滞环控制模式且处于开机状态，则此时LLC谐振变换器的状态轨迹为一个圆，系统直接根据跳变前后负载电流的大小计算对应的最优状态轨迹控制模式二的脉宽宽度；

步骤九，根据步骤三、步骤四、步骤七和步骤八，系统给出LLC谐振变换器开关管的驱动信号；

步骤十，若收到关机指令或保护指令，系统关断LLC谐振变换器所有开关管并关机，否则执行步骤二，进入新一轮控制循环。

2.根据权利要求1所述的适应快速负载突变的LLC变换器最优状态轨迹控制方法，其特征在于，系统进入状态轨迹控制模式之前，先确定LLC谐振变换器的状态轨迹模型，再选择谐振电容电压V_Cr和谐振电感电流I_Lr作为状态变量，其中全桥LLC谐振变换器的状态轨迹模型建立如下：

全桥LLC谐振变换器包括第一开关管Q₁、第二开关管Q₂、第三开关管Q₃、第四开关管Q₄、谐振电感L_r、谐振电容C_r、变压器励磁电感L_m、匝比为n:1:1的变压器、第一二极管D1、第二二极管D2、输入电容C_in、输出电容C_o、输入电压V_in和输出电压V_o，第一开关管Q₁与第三开关管Q₃串联构成第一桥臂，第二开关管Q₂与第四开关管Q₄串联构成第二桥臂，其中开关管Q₁-Q₄均为MOS管；谐振电感L_r、谐振电容C_r以及匝比为n:1:1的变压器构成LLC谐振变换器的谐振腔；第一二极管D1与第二二极管D2是LLC谐振变换器副边的整流二级管；LLC谐振变换器工作于其两元件谐振频率f_r，其中两元件谐振频率计算公式如下：

Lr的定义为：LLC变换器谐振电感；Cr的定义为：LLC变换器谐振电容；

对其所有的电压变量按照LLC谐振变换器的输入电压V_in进行标幺化，对其所有的电流变量按照V_in/Z₀进行标幺化，其中Z₀为两元件特征阻抗：

状态变量的谐振电感电流i_Lr和谐振电容电压v_Cr标幺化后的值为i_LrN与v_CrN，建立LLC谐振变换器的相平面模型；当谐振频率时，LLC谐振变换器工作于两元件谐振频率f_r时，有V_in＝nV_o，其中V_in是输入电压，V_o是输出电压，n是LLC谐振变换器中变压器的匝比，此时LLC谐振变换器的状态轨迹是以原点为圆心的圆，其方程如下：

v_CrN²+i_LrN²＝ρ² (3)

其中ρ是圆轨迹的半径，数值上等于谐振电流峰值的标幺值：

i_RMS是LLC谐振变换器的谐振电流有效值，计算公式如下：

其中T_r为两元件谐振频率下的开关周期，L_m是变压器励磁电感，i_o为负载电流。