LLC諧振變換器的軌跡控制研究

作者：康亞?wèn)| 尹斌孫維廣李尹泉時(shí)間：2015-02-11 來(lái)源：電子產(chǎn)品世界

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編者按：　　摘要：針對(duì)LLC諧振變換器諧振槽有多個(gè)諧振元件、工作過(guò)程復(fù)雜、難以對(duì)其實(shí)現(xiàn)有效控制的問(wèn)題,本文提出了一種最優(yōu)軌跡控制方法，根據(jù)變換器的具體諧振過(guò)程，給出了其多諧振過(guò)程的時(shí)域方程，并以此推導(dǎo)出其軌跡方程，繪制了其狀態(tài)軌跡圖，給出了詳細(xì)的控制法則。軟件仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能良好，驗(yàn)證了該控制方法的可行性和有效性。　　引言　　LLC 諧振變換器因可以實(shí)現(xiàn)ZVS、開(kāi)關(guān)頻率高、易于集成等優(yōu)點(diǎn)而受到歡迎。但由于其諧振元件較多，對(duì)其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單有效的控制依然并不簡(jiǎn)單。文獻(xiàn)[1]將變頻控制、滑膜控制和軌跡

　　圖4中以u(píng)_CN(I_ln)為坐標(biāo)軸的圓弧AB，其圓心為(1-U_e-U_in ,0)，半徑為1-U_e-U_cr0/U_in。圓弧AB為式(4)所表示的時(shí)段1(t₀-t₁)的諧振模態(tài)以和為狀態(tài)變量的狀態(tài)軌跡。

　　圖4中以u(píng)`_CN(i`_LN)為坐標(biāo)軸的圓弧CD，其圓心為(1,0)，半徑為

　　依同樣的分析方法，可求得下半周期各諧振模態(tài)的時(shí)域方程與軌跡方程。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/269821.htm

　　2 軌跡控制法則的推導(dǎo)與實(shí)現(xiàn)

　　根據(jù)狀態(tài)平面分析方法可知，LLC諧振電路在一個(gè)工作周期內(nèi)，其各諧振模態(tài)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)變量軌跡組成一個(gè)閉合的環(huán)，每一個(gè)諧振模態(tài)對(duì)應(yīng)其中的一段圓弧。要實(shí)現(xiàn)軌跡控制，必須通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)刻或者關(guān)斷時(shí)刻來(lái)制定控制法則。為實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同軌線的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換，并獲得良好的動(dòng)態(tài)性能，就必須根據(jù)控制指令計(jì)算出最憂的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)刻。具體到LLC諧振電路，在CCM模式下，可選擇通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)刻來(lái)達(dá)到軌跡轉(zhuǎn)換的目的，例如圖4中軌線W1和W2的開(kāi)關(guān)頻率不同，分別為f_a和f_b。圖4中軌跡轉(zhuǎn)換的過(guò)程分析如下：

　　由軌線W₁轉(zhuǎn)換到W₂，如果不改變頻率發(fā)出狀態(tài)軌跡轉(zhuǎn)換控制命令，則軌線的行進(jìn)過(guò)程為ABCDEF，并且，該軌線在經(jīng)過(guò)BC與DE兩點(diǎn)時(shí)狀態(tài)變量i_LN發(fā)生突變，這是因?yàn)樵摃r(shí)刻回路諧振元件由2個(gè)變成3個(gè)，之后又由3個(gè)變成2個(gè)，狀態(tài)變量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸也相應(yīng)的由u`_CN(i`_LN)變成u_CN(i_LN)后又變成u`_CN(i`_LN);由軌線W₁轉(zhuǎn)換到W₂時(shí)，如果有狀態(tài)軌跡轉(zhuǎn)換控制命令改變開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)刻，則軌線的行進(jìn)過(guò)程變?yōu)锳BCGHJ，開(kāi)關(guān)管Q1、Q4的關(guān)斷時(shí)刻相應(yīng)地由原軌線W₁的D點(diǎn)變?yōu)樾萝壘€W₂的G點(diǎn)，并且反并聯(lián)二極管D2和D3隨之自然導(dǎo)通，到J點(diǎn)時(shí)諧振電流下降到零并開(kāi)始反向，下半周期狀態(tài)變量將繼續(xù)按轉(zhuǎn)換后的新軌線W₂的軌跡變化。同理可分析圖4中由軌線W₂轉(zhuǎn)換到W₁的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。