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并聯(lián)的諧振變換器及其控制方法

文檔序號(hào):8264443閱讀:934來源:國知局
并聯(lián)的諧振變換器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及諧振變換器領(lǐng)域,特別涉及一種多相并聯(lián)的諧振變換器的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]串聯(lián)諧振變換器LLC-SRC(LLC series resonant converter)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而且還具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),如:原邊開關(guān)可以在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開通(Zerovoltage switching ZVS),副邊整流開關(guān)可實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷(Zero current switching,ZCS),以及可以通過控制很窄的頻率變化就可跟隨寬范圍的輸入電壓變化等。但是,由于諧振變換器副邊無濾波電感,導(dǎo)致輸出電流紋波很大,從而影響輸出濾波電容的壽命,而且這個(gè)缺點(diǎn)在大電流輸出應(yīng)用中更為明顯。為了滿足輸出電壓和電流的紋波指標(biāo),人們提出了多相LLC-SRC交錯(cuò)并聯(lián)的方法來克服上述缺點(diǎn)。交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)是指并聯(lián)運(yùn)行的電路單元中開關(guān)管的控制信號(hào)頻率相同,相角交錯(cuò)。變換器并聯(lián)后可以構(gòu)成新的由多通道交錯(cuò)并聯(lián)單元組成的電源模塊,還可以構(gòu)成新的由多通道交錯(cuò)并聯(lián)單元組成的電源模塊,還可以構(gòu)成多余度并聯(lián)電源系統(tǒng)。
[0003]然而當(dāng)并聯(lián)的諧振變換器的諧振參數(shù)不同時(shí),其各相直流增益曲線必然存在差異,則無法保證在任意相同開關(guān)頻率處兩相諧振變換器的輸出增益相等且能夠均流。以兩相諧振變換器并聯(lián)為例進(jìn)行說明,由于兩路輸入和輸出分別并聯(lián),則LLCl和LLC2的電路增益相等:M1=M2=M ;其次為了達(dá)到均流的目的,設(shè)定諧振變換器LLCl的負(fù)載電流1l與諧振變換器LLC2的負(fù)載電流12相等,1l=102=1/2,諧振變換器LLCl在負(fù)載電流為1/2時(shí)的增益-頻率曲線為linel,諧振變換器LLC2在負(fù)載電流為1/2時(shí)的增益-頻率曲線為line2,此時(shí),只有LLCl和LLC2的增益-頻率曲線Iinel和line2的交點(diǎn)A所對(duì)應(yīng)的頻率Π能夠使LLCl和LLC2均流,如圖1所示。然而,當(dāng)負(fù)載電流1發(fā)生變化為1’,LLCl和LLC2的負(fù)載電流ΙοΓ =102’ =Ιο’ /2,負(fù)載電流發(fā)生了變換將會(huì)使得諧振變換器LLCl和LLC2的增益-頻率曲線發(fā)生變化,分別變?yōu)閘inel’和line2’,這兩條曲線的交點(diǎn)B所對(duì)應(yīng)的頻率f2能夠使LLCl和LLC2均流,從圖1中可以看出此時(shí)LLCl和LLC2的增益已經(jīng)變化為M,,增益的變化使得諧振變換器LLCl和LLC2的輸出電壓發(fā)生變化,然而用電設(shè)備通常會(huì)對(duì)電源系統(tǒng)的輸出電壓的精度有要求,因而現(xiàn)有技術(shù)中存在需求,必須要提供一種并聯(lián)的諧振變換器的控制方法,這種方法既能夠使得并聯(lián)的諧振變換器均流也能夠使得其輸出電壓滿足用電設(shè)備的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決以上技術(shù)問題,本發(fā)明提出一種諧振變換器均流方法,此方法在滿足并聯(lián)的諧振變換器均流的同時(shí),也能夠使得輸出電壓滿足用電設(shè)備的要求,本發(fā)明具有簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的有益效果。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是,提供一種并聯(lián)的諧振變換器,包括:控制電路和并聯(lián)連接在輸入母線和輸出母線之間的至少2個(gè)諧振變換電路,其特征在于,所述的控制電路為所述諧振變換電路提供開關(guān)信號(hào),并利用所述開關(guān)信號(hào)控制所述輸出母線上的輸出電壓和輸出電流呈現(xiàn)具有下垂特性關(guān)系。
[0006]其中所述具有下垂特性的線性關(guān)系,可以近似表示為:Vo=Vo_max-(Vo_max-Vo_min) X1 + I_full,其中Vo為輸出母線上的輸出電壓,Vojnax為輸出母線上允許的最大輸出電壓值,Vojiiin為輸出母線上允許的最小輸出電壓值,I_full為輸出母線上的滿載電流,1為輸出母線上的輸出電流值。
[0007]其中所述控制電路,包括,電壓采樣電路、電流采樣電路、運(yùn)算電路、誤差放大電路以及壓頻轉(zhuǎn)換電路,所述電壓采樣電路采樣輸出母線電壓并將輸出母線電壓的采樣值傳輸給所述誤差放大電路,所述電流采樣電路采樣輸出母線電流并將輸出母線電流的采樣值傳輸給運(yùn)算電路,所述運(yùn)算電路計(jì)算輸出輸出電壓參考值,并將所述輸出電壓參考值傳輸給所述誤差放大電路,所述誤差放大電路將所述輸出母線上電壓的采樣值和所述輸出電壓參考值的誤差進(jìn)行放大補(bǔ)償后由壓頻轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為開關(guān)頻率信號(hào),并提供給每個(gè)諧振變換電路。
[0008]上述輸出電壓參考值和所述輸出母線的電流的采樣值之間的關(guān)系為Vref=Vo_max-(Vo_max-Vo_min) X 1 + I_full,其中Vref為輸出電壓參考值,Vo_max為輸出母線上允許的最大輸出電壓值,Vojiiin為輸出母線上允許的最小輸出電壓值,I_full為輸出母線上的滿載電流,1為輸出母線的電流的采樣值。
[0009]若控制電路采用模擬電路,上述運(yùn)算電路為一利用運(yùn)放構(gòu)成的減法電路,電壓采樣電路為利用電阻構(gòu)成的分壓電路,電流采樣電路由采樣電阻和差分電路構(gòu)成,利用采樣電阻串聯(lián)在輸出母線上,并利用差分電路采樣采樣電阻兩端的電壓。
[0010]若控制電路采用數(shù)字控制器,就可以在數(shù)字控制器中編寫如下所述的控制方法,實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制:
步驟一采樣輸出母線上的輸出電壓得到輸出母線上的輸出電壓采樣值;
步驟二采樣輸出母線上的輸出電流得到輸出母線上的輸出電流采樣值;
步驟三將輸出母線上的輸出電流采樣值轉(zhuǎn)換為輸出電壓參考值;
步驟四將輸出母線上的輸出電壓采樣值和輸出電壓參考值的誤差進(jìn)行放大補(bǔ)償后轉(zhuǎn)換為開關(guān)頻率信號(hào);
步驟五將所述開關(guān)頻率信號(hào)提供給所述諧振變換電路。
[0011]其中步驟三中根據(jù)關(guān)系式Vref=Vo_max-(Vo_max-Vo_min) X 1 + I_full,將輸出母線上的輸出電流采樣值轉(zhuǎn)換為輸出電壓參考值,Vref為輸出電壓參考值,Vo_max為輸出母線上允許的最大輸出電壓值,Vojiiin為輸出母線上允許的最小輸出電壓值,I_full為輸出母線上的滿載電流,1為輸出母線上的輸出電流采樣值。
[0012]通過上述的發(fā)明方案,能夠使輸出直流母線的輸出電壓在輸出母線上允許的最大輸出電壓值和最小輸出電壓值之間變化,同時(shí)能夠滿足均流的要求。
【附圖說明】
[0013]圖1為兩相交錯(cuò)并聯(lián)的LLC增益曲線圖。
[0014]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的框圖。
[0015]圖3為圖1中電流信號(hào)1和參考信號(hào)Vref之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
[0016]圖4為本發(fā)明的一具體實(shí)施例。
[0017]圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例
[0018]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的框圖,請(qǐng)參閱圖2,電源系統(tǒng)20至少包括:開關(guān)電源201、控制單元202,所述控制單元202控制開關(guān)電源201的開關(guān)頻率。所述開關(guān)電源201至少包括:一直流輸入Vin、諧振變換器LLC1、諧振變換器LLC2、輸出濾波電路Co、負(fù)載電路Ro,所述諧振變換器LLCl、LLC2的輸入端并聯(lián)后經(jīng)輸入母線INl和IN2與所述直流輸入Vin連接,所述諧振變換器LLC1、LLC2的輸出端并聯(lián)后經(jīng)輸出濾波電路Co由輸出母線OUTl和0UT2與所述負(fù)載電路Ro連接。所述控制單元202至少包括電壓采樣電路、電流采樣電路、運(yùn)算電路、誤差放大電路以及壓頻轉(zhuǎn)換電路,所述電壓采樣電路采樣所述輸出母線OUTl上的輸出電壓Vo,并輸出米樣值Vo’,所述電流米樣電路米樣所述輸出母線OUTl上的輸出電流1,并輸出采樣值Ιο’,采樣值Ιο’經(jīng)過運(yùn)算電路的轉(zhuǎn)換后變?yōu)檩敵鲭妷簠⒖贾礦ref,所述電壓米樣值Vo’與所述輸出電壓參考值Vref輸入給誤差放大補(bǔ)償電路,誤差放大補(bǔ)償電路輸出誤差值Vc,并傳輸給壓頻轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為開關(guān)頻率信號(hào)fS,所述開關(guān)頻率信號(hào)fs用來控制所述開關(guān)電源201中開關(guān)管的開關(guān)頻率,且諧振變換器LLCl和諧振變換器LLC2的開關(guān)頻率相同,均為fs。
[0019]圖2中運(yùn)算電路可以為運(yùn)算器構(gòu)成的計(jì)算電路,其輸入的輸出母線上的輸出電流采樣值Ιο’和運(yùn)算電路輸出的輸出電壓參考值Vref之間的關(guān)系為:Vref=Vo_max-(Vo_max-Vo_min) X1’ +Ifull,其中Vref為輸出電壓參考值,Vojnax為輸出母線上允許的最大輸出電壓值,Vojiiin為輸出母線上允許的最小輸出電壓值,Ifull為輸出母線上的滿載電流,Ιο’為輸出母線的電流的采樣值。控制電路進(jìn)而通過誤差放大補(bǔ)償電路控制輸出母線上的輸出電壓Vo與輸出電壓參考值Vref相等。如圖3所示,即為所述圖2中輸出母線上的輸出電壓Vo和輸出電流1之間的關(guān)系是具有如圖3所示的下垂特性的線性關(guān)系301,此下垂特性的線性關(guān)系可以描述關(guān)系式:Vo=Vo_max-(Vo_max-Vo_min) X1’ +Ifull,其中Vo為輸出母線上的輸出電壓,Vo_max為輸出母線上允許的最大輸出電壓值,Vo_min為輸出母線上允許的最小輸出電壓值,Ifull為輸出母線上的滿載電流,Ιο’為輸出母線上的輸出電流值。
[0020]上述輸出母線電流值為零時(shí)輸出母線上電壓值為Vojnax,輸出母線電流值為Ifull時(shí)輸出母線上電壓值為Vo_min。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1,輸出母線電流值為零時(shí),諧振變換器LLCl和諧振變換器LLC2的輸出電流也為零,且增益-頻率曲線為Iinel和line2,增益-頻率曲線Iinel和line2的交點(diǎn)為均流點(diǎn)A,A點(diǎn)的增益為M,開關(guān)頻率fs=Fn*fr,根據(jù)直流母線的輸出電壓為輸出電壓值與增益M的乘積,得到此時(shí)輸出母線上電壓值為Vo_max ;輸出母線電流值為Ifull時(shí),諧振變換器LLCl和諧振變換器LLC2的輸出電流1l,=12,=Ifull/2,且增益-頻率曲線為linel,和line2’,增益-頻率曲線linel,和line2’的交點(diǎn)為均流點(diǎn)B,B點(diǎn)的增益為M’,開關(guān)頻率fs’ =Fn’ *fr,根據(jù)直流母線的輸出電壓為輸出電壓值與增益M’的乘積
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