专利名称：一种llc谐振变换器控制系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及电源变换领域，尤其是涉及一种变换器控制技术。
背景技术：
传统LLC变换器应用于前级带有PFC电路后级加LLC进行电压隔离调整场合，对于逆变器应用场合，电池输入时正常设计电池工作电压范围为0.8*Vnom至1.l*Vnom，而且逆变电压亦有至少0.9*Vacnom至1.1Vacnom要求；此时如果采用传统控制方式,通过单级LLC将其输出电压稳定于设定，则要求LLC的调级能力达到1.7倍；而LLC为实现宽范围调节必然带来一些效率损失。而如果采用定变换比方式来保证LLC工作于谐振点，则又会同时带来LLC输出电压范围过宽的问题，LLC输出整流器件，母线电容，逆变桥晶体管选取均存在较大困难。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种LLC谐振变换器控制系统及控制方法，本发明采用以下技术方案:一种LLC谐振变换器控制系统，包括前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块、检测模块、控制模块；所述前级变换模块接收输入源的输入，所述前级变换模块的输出作为所述LLC谐振变换模块的输入；所述LLC谐振变换模块的输出作为所述后级变换模块的输入；所述后级变换模块的输出作为负载的输入；所述LLC谐振变换模块的输入、输出以及所述后级变换模块的输出作为所述检测模块的输入；所述检测模块的输出作为所述控制模块的输入，所述控制模块控制所述前级变换模块、所述LLC谐振变换模块、所述后级变换模块。在本发明方案的LLC谐振变换器控制系统中，所述LLC谐振变换模块是半桥或全桥的。在本发明方案的LLC谐振变换器的控制系统中，所述前级变换模块是降压或升压变换的。在本发明方案的LLC谐振变换器控制系统中，所述后级变换模块是半桥或全桥逆变的。本发明还提供了 LLC谐振变换器控制系统的控制方法，包括前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块、检测模块、控制模块；所述前级变换模块接收输入源的输入，所述前级变换模块的输出作为所述LLC谐振变换模块的输入；所述LLC谐振变换模块的输出作为所述后级变换模块的输入；所述后级变换模块的输出作为负载的输入；所述LLC谐振变换模块的输入、输出以及所述后级变换模块的输出作为所述检测模块的输入；所述检测模块的输出作为所述控制模块的输入，所述控制模块控制所述前级变换模块、所述LLC谐振变换模块、所述后级变换模块；所述LLC谐振变换器控制系统的控制方法包括以下步骤:
(I)根据负载所需设定所述后级变换模块输出电压；(2)测量确定所述LLC谐振变换模块在不同输出电压、输出功率时，效率最高时的频率；以输出电压、输出功率、工作频率的对应关系拟合成的函数式作为数学模型；(3)所述检测模块检测所述LLC谐振变换模块的输入电压、输出电压、输出功率；所述控制模块根据所述数学模型对所述检测模块检测的输入电压、输出电压、输出功率进行计算；计算出所述LLC谐振变换模块的工作频率；(4)所述控制模块根据步骤(3)的计算结果调节所述LLC谐振变换模块的频率至所需频率；(5)所述控制模块根据对步骤(I)所述后级变换模块输出电压的计算，调整所述前级变换器，使得所述后级变换模块输出电压能满足负载要求。上述方案中，对计算所述LLC谐振变换模块的工作频率进行上限限制和下限限制。本发明的有益效果是:直接根据拟合数学模型进行效率调节，此数学模型内已经包含了各种寄生参数(如:输出二极管导通压降，开关管导通电阻，变压器绕组阻抗，谐振参数不一致等)的影响；此调节方式可以实现LLC最高效率的跟踪，同时因为LLC的前级变换模块的存在使得LLC的输出电压范围得到了有效的控制，后级变换模块晶体管，LLC输出侧二极管，电容等器件选取变得更为方便，且可提高工作效率，节约成本。
图1是LLC谐振变换器控制系统示意图。图2是LLC谐振变换器控制系统控制方法流程图。
具体实施例方式下面将结合附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明。图1是LLC谐振变换器控制系统示意图，从图中可以看出，控制模块通过检测模块对LLC谐振变换模块的输入电压、输出电压、输出功率进行数据采集，经计算后输出控制LLC谐振变换模块；输入源可以是电池、太阳能电池板、交流源等；前级变换模块可以是降压或升压变换的电路；LLC谐振变换模块可以是半桥或全桥的电路；后级变换模块是半桥或全桥逆变的电路；负载可以是电网、交流负载、直流负载等；前级变换模块接收输入源的输入，前级变换模块的输出作为LLC谐振变换模块的输入；LLC谐振变换模块的输出作为后级变换模块的输入；后级变换模块的输出作为负载的输入；LLC谐振变换模块的输入和输出作为检测模块的输入；检测模块的输出作为控制模块的输入，控制模块控制前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块。这样的系统，可以实时检测LLC谐振变换模块的输入输出参数和负载参数，实时调节LLC谐振变换模块的电路参数，使其具有很好的跟随性。图2是LLC谐振变换器控制系统的控制方法流程图，步骤是:(I)根据负载所需设定后级变换模块输出电压；(2)测量确定LLC谐振变换模块在不同输出电压、输出功率时，效率最高时的频率；以输出电压、输出功率、工作频率的对应关系拟合成的函数式作为数学模型；(3)检测模块检测LLC谐振变换模块的输入电压、输出电压、输出功率；控制模块根据数学模型对检测模块检测的输入电压、输出电压、输出功率进行计算；计算出LLC谐振变换模块的工作频率；(4)控制模块根据步骤(3)的计算结果调节LLC谐振变换模块的频率至所需频率；(5)控制模块根据对步骤(I)的后级变换模块输出电压的计算，调整前级变换器，使得所后级变换模块输出电压能满足负载要求。这样就实现了把LLC谐振变换模块的频始终控制在较高的效率点上。此外，对计算LLC谐振变换模块的工作频率进行上限限制和下限限制，这样能使系统工作稳定可靠。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种LLC谐振变换器控制系统，其特征在于:包括前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块、检测模块、控制模块；所述前级变换模块接收输入源的输入，所述前级变换模块的输出作为所述LLC谐振变换模块的输入；所述LLC谐振变换模块的输出作为所述后级变换模块的输入；所述后级变换模块的输出作为负载的输入；所述LLC谐振变换模块的输入、输出以及所述后级变换模块的输出作为所述检测模块的输入；所述检测模块的输出作为所述控制模块的输入，所述控制模块控制所述前级变换模块、所述LLC谐振变换模块、所述后级变换模块。
2.根据权利要求1所述LLC谐振变换器控制系统，其特征在于:所述LLC谐振变换模块是半桥或全桥的。
3.根据权利要求1所述LLC谐振变换器控制系统，其特征在于:所述前级变换模块是降压或升压变换的。
4.根据权利要求1所述LLC谐振变换器控制系统，其特征在于:所述后级变换模块是半桥或全桥逆变的。
5.一种LLC谐振变换器控制系统的控制方法，所述LLC谐振变换器控制系统包括前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块、检测模块、控制模块；所述前级变换模块接收输入源的输入，所述前级变换模块的输出作为所述LLC谐振变换模块的输入；所述LLC谐振变换模块的输出作为所述后级变换模块的输入；所述后级变换模块的输出作为负载的输入；所述LLC谐振变换模块的输入、输出以及所述后级变换模块的输出作为所述检测模块的输入；所述检测模块的输出作为所述控制模块的输入，所述控制模块控制所述前级变换模块、所述LLC谐振变换模块、所述后级变换模块； 所述LLC谐振变换器控制系统的控制方法包括以下步骤: (1)根据负载所需设定所述后级变换模块输出电压； (2)测量确定所述LLC谐振变换模块在不同输出电压、输出功率时，效率最高时的频率；以输出电压、输出功率、工作频率的对应关系拟合成的函数式作为数学模型； (3)所述检测模块检测所述LLC谐振变换模块的输入电压、输出电压、输出功率；所述控制模块根据所述数学模型对所述检测模块检测的输入电压、输出电压、输出功率进行计算；计算出所述LLC谐振变换模块的工作频率； (4)所述控制模块根据步骤(3)的计算结果调节所述LLC谐振变换模块的频率至所需频率； (5)所述控制模块根据对步骤(I)所述后级变换模块输出电压的计算，调整所述前级变换器，使得所述后级变换模块输出电压能满足负载要求。
6.根据权利要求5所述LLC谐振变换器控制系统的控制方法，其特征在于:对计算所述LLC谐振变换模块的工作频率进行上限限制和下限限制。
全文摘要
本发明公开了一种LLC谐振变换器控制系统及控制方法，所述LLC谐振变换器控制系统包括前级变换模块、LLC谐振变换模块、后级变换模块、检测模块、控制模块；所述前级变换模块接收输入源的输入，所述前级变换模块的输出作为所述LLC谐振变换模块的输入；所述LLC谐振变换模块的输出作为所述后级变换模块的输入；所述后级变换模块的输出作为负载的输入；所述LLC谐振变换模块的输入、输出以及所述后级变换模块的输出作为所述检测模块的输入；所述检测模块的输出作为所述控制模块的输入，所述控制模块控制所述前级变换模块、所述LLC谐振变换模块、所述后级变换模块。本发明拟合数学模型进行效率调节，可提高工作效率，节约成本。
文档编号H02M1/00GK103117642SQ20121016689
公开日2013年5月22日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者庄加才 申请人:深圳市中兴昆腾有限公司