[发明专利]基于模糊PID控制的双路LLC谐振电源及均流实现方法

说明书

本发明公开了基于模糊PID控制的双路LLC谐振电源，包括LLC全桥电源，负载电阻R_L，相位调制模块PM，模糊PID控制器，脉冲频率调整器PFM，LLC模组PID控制器，电流采样模块，以及低通滤波器LPF。本申请提供了基于模糊PID控制的双路LLC谐振电源及均流实现方法，以两路LLC谐振电源模组输出电压和输出电流为模糊PID论域输入，采用模糊控制规则，在线整定PFM信号相位差信号的PID控制器参数，从而实现并联LLC电源模组的均流控制。

技术领域

本申请涉及直流开关电源领域，具体地说是涉及一种基于模糊 PID控制的双路LLC谐振电源及均流实现方法。

背景技术

随着智能电子设备的广泛使用，对直流大功率电源的要求不断提高，尤其是在满足功率、电压等常规性指标的前提下，对电源效率提升的迫切性在碳中和、节能深入的今天尤为突出。LLC谐振电源因具有零电压开关(Zero Voltage Switch,ZVS)和零电流(ZeroVoltage Switch,ZCS)特征的软开关特性、高效率和高功率密度等优点，成为了大功率直流电源高效率的重要发展方向。然而大功率应用场合中，单路LLC谐振电源回路的输出功率等级和输出电流等级往往难以满足要求，故而LLC谐振电源模组多路并联便成为了破解单路LLC谐振电源功率容量的首选方法，并可持续发挥LLC谐振电源的优点。

而实现多路LLC谐振电源模组并联工作的首要前提，是解决并联各路LLC谐振电源模组之间的均流问题。即使并联的LLC谐振电源模组采用完全相同的设计参数，但因实际模组的元器件参数误差的存在，进而使得各LLC谐振电源模组的实际参数并不能完全一致，这在大功率负载下则会倒置各组LLC谐振电源模组承受不同的电流应力，从而制约了整个并联电源模组的安全可靠使用，甚至将出现承受大电流应力的LLC谐振电源模组发生损毁，导致整个并联电源模组瘫痪和危险的发生。

在DC并联电源模组中常见的均流方法有下垂法、主从法、最大值均流法、平均值均流法等方法，这些方法主要采用脉冲宽度调制 (Pulse Width Modulation,PWM)来实现PWM变换型的DC电源模组间的均流；因此上述均流方法在以脉冲频率调制(Pulse FrequencyModulation,PFM)的LLC电源模组中不再适用。

现有的方法缺陷主要表现为控制策略实现的普适性与复杂性的平衡难以实现。如PID控制器实现简单、占用实际硬件资源少，但器参数调节主要取决于工程经验，并且参数设定后不能在线自适应，进而限制了其控制性能和鲁棒性。滑模控制器能实现精确控制，但需建立准确的控制模型，其过程复杂且难以实现。

发明内容

针对现有技术之不足，本申请提供了基于模糊PID控制的双路 LLC谐振电源及均流实现方法，以两路LLC谐振电源模组输出电压和输出电流为模糊PID论域输入，采用模糊控制规则，在线整定PFM 信号相位差信号的PID控制器参数，从而实现并联LLC电源模组的均流控制。

基于模糊PID控制的双路LLC谐振电源，包括LLC全桥电源，串接在LLC全桥电源的正输出端和负输出端之间的负载电阻R_L，与 LLC全桥电源相连接的相位调制模块PM，与相位调制模块PM相连接的模糊PID控制器，同时与相位调制模块PM和模糊PID控制器相连接的脉冲频率调整器PFM，一端与LLC全桥电源的正输出端相连接、另一端与脉冲频率调整器PFM相连接的LLC模组PID控制器，设置在LLC全桥电源的正输出端的电流采样模块，以及一端与电流采样模块相连接、另一端与模糊PID控制器相连接的低通滤波器LPF；

所述LLC全桥电源由全桥LLC谐振模组a和全桥LLC谐振模组 b并联组成。

进一步的，所述电流采样模块的数量为两个，第一个电流采样模块串接在全桥LLC谐振模组b的正输出端和全桥LLC谐振模组a的正输出端之间，第二个电流采样模块的一端与全桥LLC谐振模组a 的正输出端相连接、另一端与负载电阻R_L相连接；