【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及開關變換器，特別涉及一種諧振變換器的控制方法、控制裝置及開關電源。
技術介紹
1、隨著電力電子領域迅猛發展，開關變換器應用越來越廣泛。諧振變換器憑借其高效率、軟開關、以及能夠做到更高的功率密度等優勢而受到業內人士的青睞。然而傳統的變頻控制增益調節能力有限，且在遠離諧振腔網絡中的諧振電容與諧振電感的串聯諧振頻率時較難實現軟開關特性，不可避免的影響變換器的傳輸效率與可靠性。由此延伸出諸如pwm控制、移相控制、擴展移相控制等各種調制策略，但眾多的研究表明單一的控制策略很難兼顧寬增益應用與高效率性能。因此，也有很多學者嘗試研究不同調制方式的組合控制，如公開號為cn116207972a的專利技術專利《一種諧振變換器的控制方法》提出一種諧振變換器的寬增益控制方法，通過全半橋模式切換控制，保證了寬增益范圍的應用優勢。由于全橋llc諧振變換器涵蓋了半橋llc的拓撲結構，因此無需增加輔助電路，更易于通過模式切換控制拓寬電路系統增益范圍。但是，對于光伏等高壓應用場合，全橋結構下原邊開關管電壓應力大，不利于器件選型，也會增加硬件成本。
2、在高壓應用時，通常采用三電平拓撲結構來減小開關管的電壓應力；串聯半橋三電平llc諧振變換器省去了飛跨電容、鉗位二極管等硬件均壓器件，具有結構簡單、器件成本較低、易于pcb布局等優勢，在高壓應用場合下可完美替代傳統全橋llc拓撲。
3、同樣是基于寬增益應用與高效率性能的權衡，對于串聯半橋三電平llc諧振變換器也衍生出了不對稱pwm控制、倍頻pwm控制、三電平交替控制等具體調制策略
4、因此，有必要提出一種改進的控制策略，以克服現有技術的不足。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術要解決的技術問題是：提出一種諧振變換器的控制方法、控制裝置及開關電源，在不增加額外輔助電路的情況下，通過調節原邊開關管的開關頻率和/或占空比大小使諧振變換器工作在非倍頻或倍頻模式，以拓寬諧振變換器的增益調節能力，并盡可能保證變換器的最佳運行效率；同時實現模式之間的平滑切換，保證原邊開關管在切換過程的軟開關特性。
2、作為本專利技術的第一個方面，所提供的諧振變換器的控制方法的實施例技術方案如下：
3、一種諧振變換器的控制方法，所述諧振變換器的原邊電路包括原邊開關網絡以及llc諧振腔網絡，所述原邊開關網絡由兩組串聯或并聯的開關管橋臂電路組成，其中第一開關管橋臂電路包括串聯的第一開關管和第二開關管以及與所述第一開關管橋臂電路并聯的第一電容，第二開關管橋臂電路包括串聯的第三開關管和第四開關管以及與所述第二開關管橋臂電路并聯的第二電容，所述第一開關管相較于所述第二開關管處于高電位，所述第三開關管相較于所述第四開關管處于高電位；所述諧振變換器在所有工作狀態下維持四個開關管的開關頻率相同，且每組開關管橋臂電路中一個開關管為主控開關管，另一個開關管的驅動與主控開關管的驅動互補，兩組開關管橋臂電路中的主控開關管的驅動相移180°；其中，所述控制方法包括：
4、通過控制所述原邊開關網絡中所有開關管的開關頻率和/或占空比大小使諧振變換器工作在非倍頻模式或倍頻模式來實現寬增益調節，具體地：
5、（1）當所述諧振變換器的增益需求為大于或等于1時，使所述諧振變換器工作在所述非倍頻模式下，且采用兩電平pfm控制實現升增益調節，此時注入所述llc諧振腔的電壓為常規兩電平狀態；
6、（2）當所述諧振變換器的增益需求為小于1時，如果使所述諧振變換器工作在所述非倍頻模式下，則采用三電平pwm控制實現降增益調節，此時注入所述llc諧振腔的電壓為三電平狀態；
7、（3）當所述諧振變換器的增益需求為小于1時，如果使所述諧振變換器工作在所述倍頻模式下，則采用倍頻pfm控制實現降增益調節，此時注入所述llc諧振腔的電壓為倍頻兩電平狀態；
8、其中，所述非倍頻模式與倍頻模式之間還涉及模式切換，通過插入設定的過渡驅動脈沖來實現模式平滑切換。
9、進一步地，所述兩電平pfm控制包括：控制所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的占空比相同且固定為第一設定占空比，僅通過調節所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率來實現升壓調節，其中所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率始終小于或等于所述llc諧振腔網絡中的諧振電容與諧振電感的串聯諧振頻率。
10、優選地，所述第一設定占空比為0.5。
11、進一步地，所述三電平pwm控制包括：通過同時調節所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率以及占空比來實現降壓調節，同時可實現所述諧振變換器原邊側環流損耗最小化以提升效率，其中所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率大于所述llc諧振腔網絡中的諧振電容與諧振電感的串聯諧振頻率。
12、進一步地，所述倍頻pfm控制包括：控制所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的占空比相同且固定為第二設定占空比，僅通過調節所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率來實現進一步降壓調節，其中所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率小于所述llc諧振腔網絡中的諧振電容與諧振電感的串聯諧振頻率。
13、優選地，所述第二設定占空比為0.25。
14、進一步地，所述非倍頻模式與倍頻模式之間涉及模式切換包括：
15、檢測輸入電壓、輸出電壓、輸入電壓與輸出電壓的比值或開關管的開關頻率；
16、通過與設定模式切換閾值比較來判斷是否進行模式切換，當所述諧振變換器滿足模式切換條件時，在所述主控開關管的0°或180°相位時刻進入模式切換過渡過程，并按設定的過渡驅動脈沖來實現模式平滑切換。
17、進一步地，所述設定模式切換閾值為0.95~0.6倍增益，并設置滯回回差。
18、進一步地，在以設定的過渡驅動脈沖完成過渡過程后，將閉環控制量突增或突減實現動態補償，以減小輸出電壓波動。
19、進一步地，當所述諧振變換器由非倍頻模式向倍頻模式切換時，所述插入設定本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種諧振變換器的控制方法，所述諧振變換器的原邊電路包括原邊開關網絡以及LLC諧振腔網絡，所述原邊開關網絡由兩組串聯或并聯的開關管橋臂電路組成，其中第一開關管橋臂電路包括串聯的第一開關管和第二開關管以及與所述第一開關管橋臂電路并聯的第一電容，第二開關管橋臂電路包括串聯的第三開關管和第四開關管以及與所述第二開關管橋臂電路并聯的第二電容，所述第一開關管相較于所述第二開關管處于高電位，所述第三開關管相較于所述第四開關管處于高電位；所述諧振變換器在所有工作狀態下維持四個開關管的開關頻率相同，且每組開關管橋臂電路中一個開關管為主控開關管，另一個開關管的驅動與主控開關管的驅動互補，兩組開關管橋臂電路中的主控開關管的驅動相移180°；其特征在于，所述控制方法包括：
2.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，所述兩電平PFM控制包括：控制所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的占空比相同且固定為第一設定占空比，僅通過調節所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率來實現升壓調節，其中所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率始終小于或等于所述LLC諧振腔網絡中的諧
3.根據權利要求2所述諧振變換器的控制方法，其特征在于：所述第一設定占空比為0.5。
4.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，所述三電平PWM控制包括：通過同時調節所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率以及占空比來實現降壓調節，同時可實現所述諧振變換器原邊側環流損耗最小化以提升效率，其中所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率大于所述LLC諧振腔網絡中的諧振電容與諧振電感的串聯諧振頻率。
5.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，所述倍頻PFM控制包括：控制所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的占空比相同且固定為第二設定占空比，僅通過調節所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率來實現進一步降壓調節，其中所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率小于所述LLC諧振腔網絡中的諧振電容與諧振電感的串聯諧振頻率。
6.根據權利要求5所述諧振變換器的控制方法，其特征在于：所述第二設定占空比為0.25。
7.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，所述非倍頻模式與倍頻模式之間涉及模式切換包括：
8.根據權利要求7所述諧振變換器的控制方法，其特征在于：所述設定模式切換閾值為0.95~0.6倍增益，并設置滯回回差。
9.根據權利要求7所述諧振變換器的控制方法，其特征在于：在以設定的過渡驅動脈沖完成過渡過程后，將閉環控制量突增或突減實現動態補償，以減小輸出電壓波動。
10.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，當所述諧振變換器由非倍頻模式向倍頻模式切換時，所述插入設定的過渡驅動脈沖包括：如果工作在非倍頻模式時以所述第一開關管和所述第三開關為主控開關管，則：
11.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，當所述諧振變換器由非倍頻模式向倍頻模式切換時，所述插入設定的過渡驅動脈沖包括：如果工作在非倍頻模式時以所述第二開關管和所述第四開關為主控開關管，則：
12.權利要求10至11任一項所述諧振變換器的控制方法，其特征在于：所述第三設定占空比為0.25。
13.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，當所述諧振變換器由倍頻模式向非倍頻模式切換時，所述插入設定的過渡驅動脈沖包括：如果工作在倍頻模式時以所述第一開關管和所述第四開關為主控開關管，則：
14.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，當所述諧振變換器由倍頻模式向非倍頻模式切換時，所述插入設定的過渡驅動脈沖包括：如果工作在倍頻模式時以所述第二開關管和所述第三開關為主控開關管，則：
15.權利要求13至14任一項所述諧振變換器的控制方法，其特征在于：所述第四設定占空比為0.5。
16.根據權利要求10、11、13和14中任一項所述諧振變換器的控制方法，其特征在于：所述設定過渡周期的周期數為N，其中，N為正整數，且在所述設定過渡周期內，所述第一至第四開關管的開關頻率大于或等于所述LLC諧振腔網絡中的諧振電容與諧振電感的串聯諧振頻率。
17.一種諧振變換器的控制裝置，所述諧振變換器的原邊電路包括原邊開關網絡以及LLC諧振腔網絡，所述原邊開關網絡由兩組串聯或并聯的開關管橋臂電路組成，其中第一開關管橋臂電路包括串聯的第一開關管和第二開關管以及與所述第一開關管橋臂電路并聯的第一電容，第二開關管橋臂電路包括...
【技術特征摘要】
1.一種諧振變換器的控制方法，所述諧振變換器的原邊電路包括原邊開關網絡以及llc諧振腔網絡，所述原邊開關網絡由兩組串聯或并聯的開關管橋臂電路組成，其中第一開關管橋臂電路包括串聯的第一開關管和第二開關管以及與所述第一開關管橋臂電路并聯的第一電容，第二開關管橋臂電路包括串聯的第三開關管和第四開關管以及與所述第二開關管橋臂電路并聯的第二電容，所述第一開關管相較于所述第二開關管處于高電位，所述第三開關管相較于所述第四開關管處于高電位；所述諧振變換器在所有工作狀態下維持四個開關管的開關頻率相同，且每組開關管橋臂電路中一個開關管為主控開關管，另一個開關管的驅動與主控開關管的驅動互補，兩組開關管橋臂電路中的主控開關管的驅動相移180°；其特征在于，所述控制方法包括：
2.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，所述兩電平pfm控制包括：控制所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的占空比相同且固定為第一設定占空比，僅通過調節所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率來實現升壓調節，其中所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率始終小于或等于所述llc諧振腔網絡中的諧振電容與諧振電感的串聯諧振頻率。
3.根據權利要求2所述諧振變換器的控制方法，其特征在于：所述第一設定占空比為0.5。
4.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，所述三電平pwm控制包括：通過同時調節所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率以及占空比來實現降壓調節，同時可實現所述諧振變換器原邊側環流損耗最小化以提升效率，其中所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率大于所述llc諧振腔網絡中的諧振電容與諧振電感的串聯諧振頻率。
5.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，所述倍頻pfm控制包括：控制所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的占空比相同且固定為第二設定占空比，僅通過調節所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率來實現進一步降壓調節，其中所述每組開關管橋臂電路中的主控開關管的開關頻率小于所述llc諧振腔網絡中的諧振電容與諧振電感的串聯諧振頻率。
6.根據權利要求5所述諧振變換器的控制方法，其特征在于：所述第二設定占空比為0.25。
7.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，所述非倍頻模式與倍頻模式之間涉及模式切換包括：
8.根據權利要求7所述諧振變換器的控制方法，其特征在于：所述設定模式切換閾值為0.95~0.6倍增益，并設置滯回回差。
9.根據權利要求7所述諧振變換器的控制方法，其特征在于：在以設定的過渡驅動脈沖完成過渡過程后，將閉環控制量突增或突減實現動態補償，以減小輸出電壓波動。
10.根據權利要求1所述諧振變換器的控制方法，其特征在于，當所述諧振變換器由非倍頻模式向倍頻模式切換時，所述插入設定的過渡驅動脈沖包括：如果工作在非倍頻模式時以所述第一開關管和所述第三開關為主控開關管，則：...
【專利技術屬性】
技術研發人員：尹向陽，李仲煒，杜鵑，吳輝，李永昌，劉湘，
申請(專利權)人：廣州金升陽科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。