一种基于电流交叉反馈的开关频率调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于电流交叉反馈的开关频率调节方法，解决了输入串联输出并 联（150?,1叩111：-561'163-〇1119111:可日^1161)模块化化〔谐振000〔变换器功率均分控制问 题，属于电力电子领域的高压直流输入应用方向。
【背景技术】
[0002] 高压输入DC-DC变换器如今广泛应用于各个行业和产品中，传统的IGBT开关管虽 然可W承受较高的耐压，但是开关频率受到限制，很难提高变换器的动态性能。而现有常见 的高压MOSFET开关管导通电阻相对较大，通过电流能力较弱，器件型号选择困难，使得变换 器整体效率低下，而且难W应用在大功率变换中。
[0003] 模块化变换器具有冗余工作的能力和功率拓展的优点，极其适合于批量生产。其 中输入串联输出并联模块化结构具有承受高电压输入，大电流输出的能力，可W将低压开 关管应用于高压输入场合。为了使得各模块安全可靠工作，必须要实现模块间的功率均分， 即输入电压均分和输出电流均分。
[0004] 如今大量应用的输入串联输出并联模块化变换器主要为PWM(Pulse Width Modulation)变换器，但由于一些固有的问题，效率较不高。而近些年化C谐振DC-DC变换器 由于具有较高的效率得到了广泛应用。因此ISOP模块化化C谐振DC-DC变换器的功率均分控 制值得研究。
[0005] 对于输入串联输出并联模块化化打皆振DC-DC变换器，现有的功率均分策略基本都 针对于PWM变换器而非PFM(Pulse Frequen巧Modulation)变换器。其中常用的控制方法主 要有：1.共用占空比控制，2.输入电压均分控制，3.带有输入电压均分控制环的输出电流均 分控制，4.交叉控制(不带有输入电压均分控制环的输出电流均分控制）。
[0006] 方法一 ：I邸E Transactions on IndustrialApplication【工业应用期刊】于2006 年发表的"Common-duty-ratio control of input-series connected modular dc-dc converters with active input voltage and load-current sharing"【实现输入电压和 负载电流均分的输入串联模块化DC-DC变换器的共用占空比控制】将共用占空比控制应用 于PWM变换器。若将该思想应用于PFM变换器，则变为共用频率控制。但对于含有较多谐振元 件的化C电路，很难保证实际中每个电路参数完全相同，因此该方法并不能保证可靠地功率 均分效果。方法二和方法=均需要采样输入电压，运对于常规的单模块变换器是多余的，并 不利于单模块到多模块的升级。而方法四：I邸E Transactions on Power Elechonics【电 力电子期刊】于2〇1〇年发表Cross-fee化ack output current sharing control for input-se;ries-〇u1:put-parallel modular DC-DC converters【输入串联输出并联模块化 DC-DC变换器的交叉反馈输出电流均分控制】只需采样输出电流和电压即可实现功率均分， 但只适用于传统PWM变换器。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是为了解决输入串联输出并联模块化化C谐振DC-DC变换器功率均 分控制问题，提出了一种基于电流交叉反馈的开关频率调节方法。
[0008] 本发明的核屯、思想是通过采样输出电压和各模块输出电流，采用交叉电流反馈调 节各模块的开关频率，并保证该频率处在此化打皆振DC-DC变换器输入阻抗随开关频率单调 递增的区域内，使得在正常工作时，各模块的输入阻抗相同，从而实现功率均分。
[0009] 本发明是通过下述技术方案实现的。
[0010] 一种基于电流交叉反馈的开关频率调节方法，该方法基于由多个化打皆振DC-DC变 换器组成的输入串联输出并联电路结构，其具体的设计和控制步骤如下：
[0011] 步骤一、确定整个变换器的输入电压Vin和输出电压Vref要求，根据所选用的开关管 耐压，确定所需模块数n(n〉l);
[0012] 步骤二、根据输入输出电压范围要求和负载范围，设计化C电路的谐振元件和变压 器等参数，每个模块设计参数相同，但实际生产时参数允许存在偏差。该设计方法与传统 LLC电路的设计方法相似，要保证软开关的实现并且具有足够的电压增益；
[0013] 步骤S、采样总输出电压V。，计算输出电压给定值Vref与电压反馈值V。的差值，作为 电压环调节器的输入，调节器的输出经过限幅作为各个模块的公共电流给定值iref;
[0014] 步骤四、采样各模块的输出电流1。1。= 1，2'''11)，每个模块电流环的反馈值是所有 其它模块输出电流之和的1/n-l倍。例如对模块k，其电流环反馈为;/,,,//?-I.计算公共 电流给定值iref与各模块电流环反馈值之差，经过电流环调节器，输出作为各模块的开关周 期值；
[0015] 步骤五、根据步骤二设计的化C电路参数计算其输入阻抗为单调的频率范围，对步 骤四所得的周期(频率)值进行限幅，下限即为此化C电路在最大负载下，输入阻抗幅值转折 点对应的频率，上限可根据变换器输出电压增益确定，如果为了实现副边二极管的零电流 开关(ZCS)，可将上限限制在谐振频率；
[0016] 步骤六、将每个模块限幅后的周期值转换成互补的两组方波PFM信号作为各模块 的开关管驱动，通过加入死区时间分配给相应开关管；
[0017] 步骤屯、变换器上电后，控制器开始工作，并生成各模块的PFM信号，按照步骤=至 步骤六调节开关频率，控制每个模块的输出电压和输出电流，实现模块间的输出电流均分 和功率均分。
[001引有益效果
[0019] 1、本发明只需要采样总输出电压和每个模块的输出电流，无需采样各输入电压， 即可实现输出电流均分和功率均分，稳定性好，控制简单有效。
[0020] 2、通过采用本控制方法，即使各化C电路模块参数存在一定差异，也可W实现良好 的功率均分效果。解决了生产过程中由于参数偏差导致的功率不均分或者系统不稳定问 题。
[0021] 3、LLC电路具有其他常见拓扑无法达到的高转换效率，因此整个系统效率很