[发明专利]一种双向CLLC谐振变换器的同步整流方法

说明书

本发明公开了一种双向CLLC谐振变换器的同步整流方法，采用定移相角变频控制与最大效率点跟踪方法相结合的控制方法，找到了加入移相控制后整流桥同步整流信号开通时刻与逆变桥中开关管驱动信号的关系，可以在全工作频率范围内保证整流桥开关管开通时刻的准确性，通过最大效率点跟踪控制的方式自动寻找最优占空比D_optimization。所提同步整流控制方法中无需对谐振变换器进行精准的建模，可以使谐振腔中的谐振元件有着良好的参数鲁棒性，避免了硬件设计时由于谐振元件的参数误差引起电路数学模型的变化，从而导致同步整流信号占空比计算错误，因此具有良好的抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及双向DC-DC变换器技术领域，具体为一种双向CLLC 谐振变换器的同步整流方法。

背景技术

在双碳目标的背景下，光伏、风电等新能源大量接入电网，新能 源发电在减少碳排放的同时，也给电网带来了各种不稳定的因素。储 能单元由于其既可作为负载又可作为电源的双重特性，在电网的调压 调频中扮演着重要角色。双向DC-DC变换器是连接储能单元和直流 微电网之间的桥梁，双向DC-DC变换器的性能直接决定了储能技术 的发展。

近年来，在众多的双向DC-DC变换器中，双向CLLC谐振变换 器由于其具有良好的软开关特性和宽电压输出范围的优点引发了广 泛关注。双向CLLC谐振变换器由逆变桥、整流桥、高频变压器、谐 振腔四部分组成。高开关频率下的逆变桥和整流桥通常采用功率MOSFET或SiC MOSFET作为功率半导体开关，整流桥工作时，在 电流不是非常高的情况下，MOSFET反并联体二极管的导通压降要 大于MOSFET的通态压降，因此如果利用MOSFET的反并联体二极 管进行整流，就会造成很大的通态损耗，不利于变换器工作效率的提 高。如果使整流侧的MOSFET工作在同步整流状态，就可以解决这 一问题，进一步提高变换器的效率。因此，实现双向CLLC谐振变换 器精准的同步整流控制具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于双向CLLC谐振变换器的同步 整流控制方法。此方法克服了传统硬件检测电路会带来附加损耗的问 题，也避免了精准时域建模计算同步整流信号时参数鲁棒性差的缺 点，简化了控制过程，提高了变换器的运行效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双向CLLC谐 振变换器的同步整流方法，包括如下步骤：

步骤1，在电压控制环路中得到电路的开关频率f_s；采样低压侧 整流器的输出电压V_o，将实测值V_o与给定值V_oref做差，再经过电压控 制器输出电压控制量V_control，电压控制采用PI控制器，其中电压控制 量V_control经压控振荡器后产生电路的工作开关频率f_s；

步骤2，根据工作开关频率f_s和公式(1)判断电路的工作状态， 根据开关频率f_s将电路运行状态分为远谐振频率欠谐振状态记为 State1、谐振频率附近状态记为State2和远谐振频率过谐振状态记为 State3，三种运行状态频率范围为：

f_min≤f_s＜0.95f_r，State1

0.95f_r≤f_s≤1.05f_r，State2

1.05f_r＜f_s≤f_max，State3 (1)

其中公式(1)中，f_min为开关频率范围内的最小开关频率，f_max为开关频率范围内的最大开关频率。