[发明专利]用于控制DC到DC转换器的输入电压的频率的方法

说明书

本发明涉及一种用于控制DC‑DC转换器的输入电压频率的方法(4)，该方法包括：‑定义设定点电压值(V_dc^req)的先前步骤；以及‑根据电池电压(V_bat)、功率设定点(Preq)和所述设定点输入电压(V_dc^req)来计算所述DC‑DC转换器(12)的控制频率值(f_sw(ω))的步骤(40)；以及‑将该控制频率应用于所述转换器的步骤。

本发明涉及特别是用于电动或混合动力车辆的蓄电池充电器的领域。

更具体地，本发明涉及一种用于控制用于蓄电池充电器的DC到DC转换器的输入电压的频率的方法。

用于电动车辆的蓄电池充电器(更常称为充电器)需要高水平的充电功率，该充电功率的范围例如在三相运行中可能高达22kW，或者在单相运行中可能高达7kW。

这些充电器通常包括两个功率转换级：执行电网电压到DC总线的AC到DC转换的第一功率因数校正(通常缩写为PFC)级，以及控制对电池充电所需的输出电流并借助变压器来电隔离充电器的第二DC到DC转换级。

参考现有技术的图1，在输出电容器的端子处的两个输出DC电压总线分别耦合到DC到DC转换器。

如图2所示，DC到DC转换器可以特别是LLC DC到DC转换器，其包括电隔离充电器的变压器22。

图3示出了图2的DC到DC转换器的简化电路图，该DC到DC转换器包括一个电容器Cr以及两个电感器Lr和Lm。输入电压对应于DC总线，并且输出电压是电池的电压。增益则对应于这两个电压之比。

LLC DC到DC转换器的第一MOSFET桥120以50％的占空比操作，并受频率控制。实际上，频率控制允许调整DC到DC转换器的增益，并将充电器的输入端处DC总线的电压设置为给定设定点。取决于电池的电压和所需的功率，频率可能在例如60kHz至200kHz之间波动。

现有技术中提出的用于控制这种类型的DC到DC转换器的解决方案通常涉及调节输出电压的操作，例如在Peter，Michal，andAnna出版物A New Approach of Control System Design for LLC Resonant Converter[用于LLC谐振转换器的控制系统设计的新方法]中披露的解决方案。在；MA TLAB forEngineers-Applications in Control，Electrical Engineering，IT and Robotics[用于工程师的MATLAB——在控制、电气工程、IT和机器人技术中的应用].In Tech，2011年，其中，通过使用斩波频率控制DC到DC转换器的输出电压。通过使用模拟对频率步长的输出电压响应的动态范围的PSPICE硬件模型，采用识别方法推导出占空比与输出电压之间的传递函数。然后基于先前推导出的传递函数来设计控制器。

传递函数也可以通过称为“小信号”方法的方法来获得，该方法包括根据函数点周围的激励来推导传递函数，并测量DC到DC转换器的响应，如YANG，Bo 2003年的博士学位论文Topology investigation of front end DC/DC converter for distributed powersystem[分布式电源系统前端DC/DC转换器的拓扑研究]所描述的。然而，该传递函数仅在所讨论的操作点处有效，并且在每次操作点发生变化时都会过时。因此，每次必须重新计算传递函数。因此，这种解决方案实施起来相对复杂并且在计算时间方面是昂贵的。

在输出电压在有限范围内变化时涉及调节DC电流的控制操作也是已知的。