一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器制造技术

本发明专利技术涉及一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器。本发明专利技术LLC谐振直流变换器输出采样信号与给定信号误差送到滑模控制器，滑模控制器输出到变频选择开关，LLC谐振直流变换器输出给定信号送到模糊选频控制器，模糊选频控制器输出连到变频选择开关，变频选择开关输出送到PFM发生器经驱动电路后送到LLC谐振直流变换器功率开关管。本发明专利技术克服了对负载会造成极大伤害的缺陷。本发明专利技术实现切换的两个高、低开关频率，随着负载的变化而变化，形成模糊控制规则，解决了传统PID控制器对系统参数变化敏感问题，又提高了LLC谐振直流变换器的动态响应速度，减小LLC谐振直流变换器的输出电压、电流的稳态误差，具有一致的较低纹波特性，从而提高了系统的稳态精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及谐振变换器的控制领域，涉及一种模糊选频控制器，特别涉及一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器。
技术介绍
现有LLC谐振直流变换器的控制方法中使用最多的是传统PID控制，具有控制简单，稳定性好，适用性强等优点，但是PID控制对系统参数变化比较敏感，当负载大范围变化时，具有动态响应速度慢，输出波形畸变等缺点，因此，有人提出采用滑模控制方法来替代LLC谐振直流变换器的PID控制。滑模控制主要包括：滑模控制面生成电路，滞环比较电路，频率发生器，频率切换电路和功率开关管信号驱动电路。通常采用谐振直流变换器负载输出电压作为控制环路负反馈输入信号，负反馈输入信号与给定电压信号作比较，产生的误差信号作为滑模控制器的输入信号。通过设定滑模面，一般再通过滞环比较器产生一个频率切换信号，用来实现两个固定的高、低开关频率脉冲控制信号进行切换，再经驱动电路产生驱动信号控制LLC谐振直流变换器中开关管的开闭。跟据LLC谐振直流变换器的工作原理知高频率的驱动信号用以减小输出功率，低频率的输出驱动信号用以增加输出功率，从而维持恒定的输出电压或输出电流。在本专利技术作出之前，滑模控制方法解决了LLC谐振直流变换器PID控制对系统参数变化比较敏感的问题，同时系统动态响应速度也有提高。但这种只在两个固定高、低开关频率间进行切换的滑模控制方法也存在着明显的不足，当负载在一定范围内变化时，固定高、低切换开关频率的滑模控制所输出的电压、电流存在较大的跟踪误差，即LLC谐振直流变换器输出电压、电流不能精确跟踪给定信号值的大小，这样对于需要精确电压或电流值输出的负载会造成极大的伤害，甚至造成设备损坏；且当负载在一定范围内变化时，LLC谐振直流变换器输出电量的纹波也会有很大的差异，即基于固定高、低开关频率切换的滑模控制方法，对于不同负载或不同功率等级的工况，所输出的电量纹波起伏很大，这对于某些特殊负载也是不利的，甚至会导致负载寿命的缩短。比如在LED调光电路和电动汽车充电机中的应用场合，均要求输出电流具有较低纹波特性，否则会影响LED的调光性能和电池的寿命。因此，随着LLC谐振直流变换器应用范围的拓宽，对LLC谐振直流变换器的快速动态响应性能和高稳态精度提出了更高要求，为此，需要一种更切合实际应用的控制方法，既确保系统具有较快的动态响应速度，也
使得系统的输出具有较高的稳态精度。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服上述缺陷，提出一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器。本专利技术的技术方案是：一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器，在于LLC谐振直流变换器的输出采样信号与给定信号的误差送到滑模控制器，滑模控制器的输出连到变频选择开关，LLC谐振直流变换器的输出给定信号送到模糊选频控制器，模糊选频控制器的输出连到变频选择开关，变频选择开关的输出送到PFM发生器经驱动电路后送到LLC谐振直流变换器的功率开关管。一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器，还在于模糊选频滑模控制器能根据LLC谐振直流变换器的输出给定信号，经模糊选频控制器生成高、低两路开关频率信号，送到变频选择开关的输入端；由变频选择开关根据滑模控制器所输出的频率切换信号来选择相应的开关频率，再经PFM发生器生成相应的脉冲控制信号，送到驱动电路生成驱动信号控制LLC谐振直流变换器功率开关管的开闭。一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器，LLC谐振直流变换器的输出采样信号与给定信号的误差和LLC谐振直流变换器的输出给定信号均送到模糊选频滑模控制器，在于将LLC谐振直流变换器输出给定信号送到模糊选频控制器生成两路开关频率信号，一个是高开关频率信号，另一个是低开关频率信号，以供变频选择开关选择，且变频选择开关选择其中一个频率信号作为输出频率。一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器，在模糊选频滑模控制器中，滑模控制器所输出的频率切换信号和模糊选频控制器所生成高、低两路开关频率信号，均送到变频选择开关，在于由频率切换信号来选择高、低开关频率信号，滑模控制器生成的频率切换信号的逻辑分别是高电平1和低电平0，且高电平逻辑信号1用以选择低开关频率信号，低电平逻辑信号0则选择高开关频率信号，并由变频选择开关输出到PFM发生器的输入端，用以控制PFM发生器生成频率变化的脉冲控制信号。本专利技术的优点和效果在于：本专利技术所提出的一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器，可以实现所述切换的两个高、低开关频率，随着负载的变化而变化，这种变化规律是根据具体应用电路和应用场合的负载特性进行仿真和人为总结，而形成模糊控制规则。由模糊控制规则生成的可变高、低开关频率与滑模控制相结合构成的模糊选频滑模控制器，既解决了传统PID控制器对系统参数变化敏感问题，又提高了
LLC谐振直流变换器的动态响应速度；与固定高、低切换频率滑模控制相比，模糊选频滑模控制器能减小LLC谐振直流变换器的输出电压、电流的稳态误差，且在负载变化时，具有一致的较低纹波特性，从而提高了系统的稳态精度。术语：LLC：两个电感和一个电容串联的谐振电路LED：Light Emitting DiodePID：Proportion Integral DerivativePFM：Pulse Frequency Modulation本专利技术在现有基于固定高、低开关频率切换的滑模控制LLC谐振变换器基础上，根据不同功率等级采用模糊控制的方法产生相应的高、低开关频率，而不再是两个固定的高、低开关频率，然后再通过滑模控制器产生的频率切换信号来选择。例如，当LED负载需要调光，即负载给定电流发生改变时，高、低开关频率会更换成新的高、低开关频率以供切换，从而确保系统快速动态响应性能的同时，以获得较高的稳态精度。附图说明图1——本专利技术结构原理方框示意图。图2——本专利技术的一种基于模糊选频滑模控制器半桥LLC谐振直流变换器具体应用电路示意图。图3——本专利技术的一种基于模糊选频滑模控制器半桥LLC谐振直流变换器具体应用电路中IREF的隶属函数曲线示意图。图4——本专利技术的一种基于模糊选频滑模控制器半桥LLC谐振直流变换器具体应用电路中Fmin的隶属函数曲线示意图。图5——本专利技术的一种基于模糊选频滑模控制器半桥LLC谐振直流变换器具体应用电路中Fmax的隶属函数曲线示意图。图6——本专利技术的一种基于固定高、低工作频率滑模控制器半桥LLC谐振直流变换器具体应用电路中Iref为4A时LLC谐振直流变换器的输出电流Io波形示意图。图7——本专利技术的一种基于固定高、低工作频率滑模控制器半桥LLC谐振直流变换器具体应用电路中Iref为4.5A时LLC谐振直流变换器的输出电流Io波形示意图。图8——本专利技术的一种基于固定高、低工作频率滑模控制器半桥LLC谐振直流变换器具体应用电路中Iref为5A时LLC谐振直流变换器的输出电流Io波形示意图。图9——本专利技术的一种基于模糊选频滑模控制器半桥LLC谐振直流变换器具体应用电路中Iref为4A时LLC谐振直流变换器的输出电流Io波形示意图。图10——本专利技术的一种基于模糊选频滑模控制器半桥LLC谐振直流变换器具体应用电路中Iref为4.5A时LLC谐振直流变换器的输出电流Io波形示意图。图11——本专利技术的一种基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器，其特征在于LLC谐振直流变换器的输出采样信号与给定信号的误差送到滑模控制器，滑模控制器的输出连到变频选择开关，LLC谐振直流变换器的输出给定信号送到模糊选频控制器，模糊选频控制器的输出连到变频选择开关，变频选择开关的输出送到PFM发生器经驱动电路后送到LLC谐振直流变换器的功率开关管。

【技术特征摘要】
1.一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器，其特征在于LLC谐振直流变换器的输出采样信号与给定信号的误差送到滑模控制器，滑模控制器的输出连到变频选择开关，LLC谐振直流变换器的输出给定信号送到模糊选频控制器，模糊选频控制器的输出连到变频选择开关，变频选择开关的输出送到PFM发生器经驱动电路后送到LLC谐振直流变换器的功率开关管。2.根据权利要求1所述的一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制器，其特征还在于所述模糊选频滑模控制器能根据LLC谐振直流变换器的输出给定信号，经模糊选频控制器生成高、低两路开关频率信号，送到变频选择开关的输入端；由变频选择开关根据滑模控制器所输出的频率切换信号来选择相应的开关频率，再经PFM发生器生成相应的脉冲控制信号，送到驱动电路生成驱动信号控制LLC谐振直流变换器功率开关管的开闲。3.根据权利要求1或2所述的一种LLC谐振直流变换器的模糊选频滑模控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹松银，孙开贺，方宇，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32