[发明专利]一种LLC谐振变换器的电流检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种LLC谐振变换器的电流检测方法及装置，属于电力电子的开关电源技术领域，包括：将LLC谐振变换器的谐振电流分解为正弦分量和余弦分量叠加的形式后，将LLC谐振变换器的输出电流整理为LLC谐振变换器的谐振电流和励磁电流的表达式i_d(t)；在LLC谐振变换器运行的过程中，在半个谐振周期内任选一个时刻t′对输出电流进行一次采样，得到在时刻t′谐振电流和励磁电流的关系，联立该关系，以及在半个谐振周期的开始时刻，谐振电流和励磁电流相等的关系，求解得到谐振电流两个分量的幅值，代入表达式i_d(t)，得到LLC谐振变换器的输出电流在一个开关周期内的波形表达式。本发明能够实现对LLC谐振变换器电流的实时、准确检测，提高后续控制算法的动态性能。

技术领域

本发明属于电力电子的开关电源技术领域，更具体地，涉及一种LLC谐振变换器的电流检测方法及装置。

背景技术

为了顺应开关电源的小型化趋势，功率半导体器件选择了高频化的发展方向，因为对于开关电源来说，减小尺寸、提高功率密度最有效的方法就是提高开关频率。近年来，第三代宽禁带半导体因为其优异的高开关频率和低驱动损耗等特性，可以极大地提升电源装置的性能，而在开关电源领域得到了广泛的应用。由于LLC谐振变换器可以在全负载范围实现软开关减小开关损耗，结构简单而高效，和第三代半导体的特性非常契合，因此使用第三代半导体的LLC谐振变换器成为了研究的热点。

不论是单相LLC谐振变换器的精确闭环控制还是多相LLC谐振变换器的精确均流控制，都需要准确快速的电流反馈信息。随着第三代半导体的应用和推广，LLC谐振变换器的开关频率提高到数百kHz甚至MHz级，而且LLC谐振变换器工作时变压器次级侧的整流电路输出电流波形为2倍开关频率的半波波形，电流纹波幅度非常大。超高的开关频率和LLC本身的特性导致普通的电流检测方法很难获得LLC谐振变换器的准确实时输出电流信息，即LLC谐振变换器的瞬时负载难以获知，给高频工作下的LLC谐振变换器的精确控制和交错并联LLC谐振变换器的均流控制带来了挑战。

在第三代半导体推广应用前，LLC谐振变换器的开关频率普遍偏低，为了得到变换器运行时的电流信息，通常会对变换器进行每周期5-10次的高频电流采样，以此估算每周期的电流波形；在对电流信息实时性要求不高的场合，也可以对通过低通滤波电路对高频半波电流进行低通滤波采样，通过采样的低通电流值估算实际波形，但这种方法存在很明显的问题是动态特性差，对电流的采样存在滞后性，会对动态特性要求较高的算法产生负面影响，在变换器工作情况不稳定时影响尤为明显。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种LLC谐振变换器的电流检测方法及装置，旨在解决现有的高频LLC谐振变换器电流检测方法无法准确实时获取LLC谐振变换器的电流信息的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种LLC谐振变换器的电流检测方法，包括：

将LLC谐振变换器的谐振电流i_r分解为正弦分量和余弦分量叠加的形式后，将LLC谐振变换器的输出电流i_d整理为LLC谐振变换器的谐振电流i_r和励磁电流i_m的表达式i_d(t)；

在LLC谐振变换器运行的过程中，在半个谐振周期内任选一个时刻t′对输出电流i_d进行一次采样，得到采样电流值i_d(t′)，由此得到在时刻t′，谐振电流i_r和励磁电流i_m的关系；