[发明专利]一种LLC谐振变换器的平均电流控制系统及方法

说明书

本发明提供一种LLC谐振变换器的平均电流控制系统，其第一控制环、第二控制环、第一滤波器以及前馈控制模块。其中，第一控制环用于控制LLC谐振变换器的最终输出量，第二控制环用于控制LLC谐振变换器的原边谐振腔电流或副边整流后电流，第一滤波器用于对原边谐振腔电流或副边整流后电流进行调理，以及前馈控制模块连接至第二控制环，以在第二控制环的输入中增加电流前馈，进而减轻外环参数压力，减小双环参数调试难度，提高系统响应速度。

技术领域

本发明涉及谐振变换器技术领域，特别涉及一种LLC谐振变换器的平均电流控制系统及方法。

背景技术

谐振变换器是指利用电路中电感和电容等谐振元件在发生谐振时电流和电压周期性过零的特性，使开关器件可以实现零电压(ZVS)或零电流(ZCS)开关，即软开关，由此使得开关电源趋于高频化和小型化。因此，谐振变换器在高频开关电源场合得到了广泛应用。常用的DC-DC谐振变换器工作原理为，直流输入电压经过开关桥臂后产生方波电压，加在谐振腔两端，使谐振回路产生谐振，谐振腔输出的谐振电压或谐振电流经过整流滤波后转变为直流提供给负载，从而实现DC-DC变换。

LLC谐振变换器是目前应用较为广泛的一种谐振变换器。LLC谐振变换器一般采用单电压环控制策略。由于LLC谐振变换器具有高阶、强非线性的特点，其小信号模型在不同工况下变化显著，因此为了满足稳定性要求，单电压控制回路通常按最坏工况设计，这导致带宽低，动态性能差。为了提高LLC谐振变换器的动态性能，改善单电压控制对于一次侧输入电压变化的响应速度，在一些方法中还进一步地采用了平均电流控制，具体而言，是对谐振电流进行平均采样，然后纳入控制之中，以控制流入变压器的电流。

但是，LLC平均电流控制精确建模难度较大，且双环参数的设计困难，双环配合调试难度大。

发明内容

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明一方面提供一种LLC谐振变换器的平均电流控制系统，包括：

第一控制环，用于控制外环控制量，即最终输出量；

第二控制环，用于控制内环控制量，包括原边谐振腔电流i _res或副边整流后电流i_rec；

第一滤波器，用于对所述原边谐振腔电流i_res或副边整流后电流i_rec进行调理；以及

前馈控制模块，其用于在所述第二控制环的输入中增加电流前馈。

进一步地，所述前馈控制模块的输入为平均电流的计算值。

进一步地，所述平均电流的计算值根据LLC谐振变换器的匝比、串联谐振频率、激磁电感、开关频率以及输出电流、输出电压计算得到。

进一步地，所述前馈控制模块包括：

滤波器，用于对电流进行滤波；和/或

比例模块，用于按照预设比例系数对电流进行缩放。

进一步地，所述滤波器的截止频率与平均电流采样的硬件滤波器相同。

进一步地，所述滤波器的截止频率与平均电流采样的硬件滤波器不相同。

进一步地，所述比例系统大于等于0。

进一步地，所述比例系数不大于1。

基于如前所述的平均电流控制系统，本发明另一方面提供一种LLC谐振变换器的平均电流控制方法，包括：

计算平均电流的计算值；

对所述平均电流的计算值进行调整，包括滤波和/或比例缩放；以及

将经过数值调整后的平均电流理论值输入到内环控制环的输入。