宽工作范围LLC谐振变换器模糊PID控制策略

LLC谐振变换器低频段幅频特性受多种因素影响,在宽电压输入及负载变动较大的工况中低频增益变化剧烈。一方面,低频增益降低可能使动态响应减慢,输出纹波增大;而另一方面低频增益增大,则可能造成相位裕度减小甚至系统不稳定。针对该问题,提出了一种新型模糊PID控制方法。在传统PID控制的基础上,针对LLC谐振变换器控制性能受开关频率及负载变化影响较大的特点,以开关频率及负载电流作为模糊PID控制的输入,设计模糊推理规则,稳定LLC谐振变换器低频增益,从而在工况发生变化时维持系统具有良好的稳态性能,提升动态响应速度,减少了低频纹波尤其是工频纹波,进而拓宽了LLC谐振变换器工作范围。由于运行时只需通过离线查表的方式进行控制,设计简单,运算量小。搭建了全桥LLC谐振变换器样机,实验结果证明了本控制方法的优越性。     

一种基于Burst-PWM混合控制的LLC谐振变换器宽电压范围输出策略

LLC谐振变换器一般采用脉冲频率调节(PFM)方式控制输出电压,因此在最大开关频率受限的情况下输出电压范围同样会受到限制。该文提出一种基于突发控制-变占空比控制(Burst-PWM)的混合控制模式以实现LLC变换器的宽电压范围输出。首先分析Burst控制与PWM控制应用在LLC变换器中的特性及其不足之处。采用Burst-PWM混合控制时,PWM控制能够减小Burst开通(Burst-on)时段内谐振腔电流峰值,而Burst控制能够在Burst-on时段内为PWM控制下的开关管提供足够的零电压开通(ZVS)电流。这种方式能够保证变换器在宽电压范围内的特性和稳定性。然后采用状态空间轨迹法给出了谐振腔参数优化设计方法以及确定PWM控制下的最小占空比。最终实验证明了分析的正确性以及所述方法的有效性。     

采用定频移相控制的宽输出范围多电平LLC谐振变换器

针对电动汽车车载充电器的后级DC-DC环节,提出一种具备宽输出范围的多电平LLC谐振变换器。该变换器通过增加一组半桥和辅助变压器,构造出高于输入电压的多电平结构,结合定频移相脉宽调制控制,实现两倍电压增益拓展。该方案避免了变频控制下增益范围对谐振参数的制约,简化了参数设计过程。工作于串联谐振点使变换器在整个充电工作过程中均可实现功率管的零电压开关和整流管的零电流开关,有利于系统效率的提升。搭建一台输入380V、功率3.3kW的实验样机,验证所提拓扑与控制方案的可行性。经测试,变换器能为动力电池提供250～420V的充电电压,其峰值效率达到了97.1%。     

宽电压范围LLC变换器混合控制的研究

针对电动汽车充电机宽输出电压范围和转换效率之间的矛盾,探讨了一种LLC变换器的混合控制方案。在高输出电压段采用调频控制,在中输出电压段LLC工作于谐振模式,采用调节母线电压实现充电电压的控制,在低输出电压段采用同时调节频率和移相角的混合控制策略,以达到在宽电压输出范围内均获得较高转换效率的目的。分析了在低输出电压段变频移相混合控制下的连续和断续工作模式,通过时域分析法推导了电压和电流的表达式,求出了保证开关管ZVS 开通的条件。同时控制频率和移相角变量,可显著减小超谐振频率段的开关频率和关断损耗,在保证调压能力的基础上,提高变换器的效率。在7.5 kW LLC变换器试验样机上,验证了该混合控制策略的有效性。     

宽输出LLC谐振变换器的定频PWM控制策略

传统频率控制的LLC谐振变换器不适用于宽电压范围的应用场合,且存在较大的循环电流而难以实现高转换效率。为了解决这些问题,提出一种简单的定频PWM控制策略,谐振变换器的后桥臂通过固定的开关频率控制,开关频率等于谐振频率;前桥臂采用PWM控制,将谐振网络的输入电压转换成多电平电压,谐振变换器实现2倍的电压增益调节范围。在这种控制方式中,增益范围独立于负载和励磁电感,可以简化谐振参数设计,通过设计较大的励磁电感减小电路的传导损耗和开关关断损耗,提升转换效率。仿真结果表明：谐振变换器可以实现宽输出电压,该控制策略降低了循环电流和关断电流。最后,通过实验验证了所提控制策略的可行性。     

分布式发电应用下宽输入LLC谐振变换器的研究

为解决新能源分布式发电系统中发电单元输出电压范围较宽,后级变换器输入电压不稳定的问题,研究设计了一种高功率密度、高效、宽输入范围的全桥LLC谐振变换器。为适应宽输入电压的条件,采用对比分析的方法总结出变频和移相混合控制下的增益曲线,结合最佳的模式切换点,实现了宽输入条件下工作的高效率;主控芯片选用UCC3895使电路的控制更加简便,并且保证了输出电压的稳定性。最后制作了一台额定功率为2 kW,输入电压为250～500 V的实验样机,通过实验数据的测试分析验证了理论分析的正确性。     

基于磁控制的双变压器LLC谐振变换器混合控制方案

针对传统控制方法效率不高、抗电磁干扰能力弱的问题,以基于磁控制的可变电感全桥双变压器的LLC谐振变换器为对象,提出了一种混合控制方案。首先,通过调节可变电感实现定频模式下的输出电压控制。然后,采用调节可变电感和改变开关频率的混合控制方式,使变换器工作在谐振频率的附近,进而实现输出电压的调节、整体效率提高。最后,在实验样机上验证了该方案理论分析的可行性。     

数字控制全桥LLC谐振变换器

目前,多电飞机技术(MEA)已日益成为飞机动力的主流方式.270V高压直流电源系统具有安全可靠、重量轻及节省电能等优点,成为现阶段飞机供电系统的发展方向.在航空中大功率直直变换的应用场合,全桥LLC谐振变换器是一种较理想的拓扑.传统模拟控制变换器控制方法单一、硬件电路复杂、极大地限制了电源效率的提高和电源成本的缩减,因此本文提出了一种数字控制方案,该方案有效地减小电源的体积,降低电源的成本,提高电源的效率.本文最后研制了一台输入为DC 270(1±10％)V,输出为DC 28V/500W的原理样机,实验结果验证了理论分析的正确性以及数字控制的可行性.     

宽范围输入三电平半桥LLC变换器混合控制

针对传统变频(PFM)控制的LLC谐振变换器在宽电压输入条件下效率低的问题,提出一种三电平半桥LLC谐振变换器的变频-移相(PFM-PS)混合控制策略。首先,分析三电平半桥LLC谐振变换器的工作模态,建立其等效模型,获得了移相控制和变频控制下的电压增益曲线。其次,分析了变频控制的工作区间与软开关特性,推导得到了移相控制下实现软开关的最小占空比。通过混合控制策略,在升压时采用变频控制和在降压时采用移相控制,相较于全变频控制和全移相控制,混合控制可在较小频率变化范围内对电压进行升降压,在全增益范围内实现软开关,获得较宽的电压增益范围,提升了变换器的效率。最后,通过仿真和输入500～800 V/4.5 kW实验样机验证了所提出混合控制策略的有效性。     

宽增益高效率LLC谐振变换器拓扑

针对LLC谐振变换器增益负载敏感性强、与效率存在强耦合的不足,提出了一种由LLC 谐振变换器和两开关buck-boost构成的宽增益高效率LLC谐振变换器拓扑。通过采用输入并联与输出串联的方式,分别由LLC谐振变换器传输功率、buck-boost调节输出电压。其中,LLC谐振变换器运行于谐振频率,buck-boost采用PWM调节输出电压。分析了变换器的运行模式,给出了相应的参数设计方法,并进行了仿真验证。最后,对输入30 V、输出200~360 V、360 W样机进行了实验,实验样机增益范围和效率分别为6.67~12、97.4%。仿真与样机实验验证了所提出的宽增益高效率LLC变换器拓扑及其调制方法的有效性。     

基于混合控制式交错并联LLC谐振变换器的充电模块研制

为了解决当前电动汽车充电模块效率低、功率小的缺点,提出了一种基于混合控制式交错并联LLC谐振技术的非车载式电动汽车充电模块整体设计方案。所述方案输入侧为VIENNA电路,输出侧为交错并联LLC谐振DC/DC变换器。采用交错并联技术减小输出电流纹波,提高充电模块输出功率的同时,采用移相变频混合控制策略,使得谐振变换器工作在较窄的频率范围之内,因此降低了磁性元器件设计难度,提高了充电模块的转换效率以及功率密度。给出了充电模块整体电路拓扑设计、各模块工作原理以及控制策略,研制了20kW原理样机,与纯变频式交错并联LLC谐振变换器充电模块的对比分析验证了所述方法的可行性。     

LLC谐振变换器的滑模混合控制方法

为了解决LLC变换器在变频控制下电压增益范围较窄的问题,提出了一种基于滑模控制的混合控制策略.该控制策略结合了脉冲频率调制和移相控制的优点,在混合控制策略下,LLC谐振变换器能够根据增益大小切换模式.详细分析了LLC谐振变换器的工作原理以及工作特性,并给出滑模混合控制策略的具体实现方案.仿真结果证明了所提控制方法的可行...     

复合式全桥三电平LLC谐振变换器

该文提出了一种适合于燃料电池供电系统新颖的复合式全桥三电平LLC谐振变换器。它是在复合式全桥三电平变换器的基础上加入了LLC谐振网路以实现开关管ZVS和整流二极管ZCS。该变换器集合了复合式全桥三电平变换器和LLC谐振变换器的优点：适合于在宽输入电压范围的应用场合；三点平桥臂的开关管电压应力只有输入电压的一半；整流二极管实现ZCS，其电压应力仅为输出电压；可以在全负载范围内实现ZVS。该文通过一个200－400V输入，360V/4A输出的原理样机验证了它的工作原理，并给出实验结果。     

基于LLC谐振变换器的数字化电源控制系统

LLC谐振变换器因其具有输入电压范围宽、负载变化范围大、开关管易实现ZVS等优点被广泛应用在电源设计中。本文设计了一款基于LLC谐振变换器的数字化电源。其控制电路由专用的模拟控制芯片L6599、数字电位器和单片机组成。详细给出了控制电路各组成部分的设计方法和过程,并进行了控制系统软件设计。各种实验验证了所设计电源的正确性。     

基于DSPIC数字控制器的LLC谐振变换器设计

阐述了一种基于16位高性能DSPIC数字控制器的LLC谐振变换器的设计原理。介绍了LLC变换器结构组成及特点,分析其3种稳态运行模式下的工作原理,在此基础上还介绍了Microchip公司的数字控制器DSPIC SMPS DSC的功能及特性,最后给出了采用此控制器实现输出功率200W,输入电压范围DC350～450V,输出12V的数字电源控制的硬件及软件设计方法。     

数字控制半桥LLC谐振变换器的研究

LLC谐振变换器具有高效率、高功率密度的特点,因此得到了广泛应用.传统的模拟控制器控制策略不灵活,抗干扰能力差,硬件电路复杂,难以实现复杂的控制方法,极大地限制了变换器效率和可靠性的提高.为此,基于UCD3138数字控制芯片,研究了LLC谐振变换器的数字控制,有效提高了变换器控制的灵活性,降低了成本.基于24 V/480 W原理样机的实验结果验证了数字控制的可行性和有效性.     

蓄电池充电电流控制的LLC谐振变换器研究

LLC谐振变换器电压控制模式通常采用误差放大器输出电压来直接控制开关频率,该控制方法使LLC谐振变换器的增益与频率之间的关系较为复杂,导致补偿网络设计相对较难,动态响应速度较慢,且大多数控制方案都未考虑集成变压器次级漏感带来的虚拟增益对谐振变换器参数设计的影响。针对以上问题,研究了基于充电电流控制的LLC谐振变换器,分析了变压器次级漏感,推导出电压增益表达式。与传统电压模式控制LLC谐振变换器相比,充电电流控制LLC谐振变换器保持了软开关特性,输入瞬态响应速度和负载动态响应速度均有较大提升,无需压控振荡器,在简化反馈回路设计的同时实现了固有前路反馈。文中详细分析了充电电流控制LLC谐振变换器的工作原理和集成变压器次级漏感的考虑事项,最后通过仿真和实验验证了理论的正确性。     

LLC谐振变换器设计中的权衡

LLC谐振变换器是具有低开关损耗、高效率和高功率密度、可以实现ZVS(zero voltage switching)等诸多优点的DC/DC变换器。谐振网络各元件的参数设计对提高变换器的性能有着重要影响。在对LLC谐振变换器的结构与工作原理、直流电压增益特性、实现ZVS的条件的分析基础上,总结出一种简单合理的LLC谐振变换器的设计方法,并对谐振网络各参数的权衡进行详细地分析与讨论,给出了具体的设计过程。最后设计了60k Hz、50 W的LLC谐振变换器,实验结果证实了设计方法的可行性。     

基于复合控制的LLC谐振变换器轻载纹波优化

为提高LLC谐振变换器输出电压稳定性,改善轻载工况下输出电压纹波,提出了一种复合控制策略以实现全桥LLC变换器全负载范围的稳定电压输出.此种控制策略混合了有限双极性PWM控制与PFM控制,轻载时采用有限双极性PWM控制模式,重载时采用PFM控制模式,以此实现零电压开关,有效提高了LLC谐振变换器的效率,使得输出纹波大大...     

基于LLC谐振变换器的电导增量法MPPT直接控制策略

提出了一种基于LLC谐振变换器的电导增量法最大功率点跟踪(MPPT)直接控制策略的实现方案。通过采用LLC谐振变换器实现电气隔离,同时获得较高的功率变换效率;另一方面,通过采用直接控制策略省略了传统的双环控制中PI调节器。该直接控制策略的基本思想是:在每个采样周期中直接计算得到LLC谐振变换器的所需开关频率并在下一个采样周期中实时更新以实现MPPT。最后通过1台650 W的样机试验验证了所提出方案的有效性。