一种LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法及系统，采样LLC谐振直流变换器的输出电压信号，将其与基准电压信号进行比较，并将比较结果转化为滑模输出信号；将滑模输出信号转化为移相比切换信号；根据移相比切换信号，产生具有移相角的驱动信号；将产生的驱动信号分别驱动LLC谐振直流变换器中的若干个功率开关管。优点：采用滞环滑模变结构控制使变换器超前桥臂和滞后桥臂的移相比在最大移相比和最小移相比之间切换，在调节LLC串联谐振变换器稳态输出的同时，可提升变换器的鲁棒性，并且可实现宽范围电压输入。

【技术实现步骤摘要】
一种LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法及系统
本专利技术涉及一种LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法及系统，属于谐振变换器控制

技术介绍
现有的LLC谐振直流变换器，最常用的控制策略是变频控制，但是当输入电压过高，导致增益过低时，变频控制无法达到理想的效果，因此当变换器增益小于1时，可以采用移相控制。现有的LLC谐振直流变换器移相控制，通常采用传统的PID控制反馈环路，减法器将采样输出与参考量做比较，其比较结果经PID控制后产生移相比。传统的PID控制具有控制简单、稳定性好、适用性强的优点，但其对系统参数的变化比较敏感，当输入电压大范围变化，具有动态响应速度慢，输出波形畸变等缺点。如今，LLC谐振直流变换器的应用范围越来越广，其性能要求不断提高，特别是要求变换器具有高的稳态精度的同时还要具有较强的鲁棒性，传统的PID控制策略难以满足要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法及系统。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采样LLC谐振直流变换器的输出电压信号，将其与基准电压信号进行比较，并将比较结果转化为滑模输出信号；(2)将滑模输出信号转化为移相比切换信号；(3)根据移相比切换信号，产生具有移相角的驱动信号；(4)将产生的驱动信号分别驱动LLC谐振直流变换器中的若干个功率开关管。进一步的，所述驱动信号的频率控制不变。进一步的，所述移相比切换信号包括最大移相比切换信号与最小移相比切换信号，所述最大移相比切换信号与最小移相比切换信号依据实时获取的滑模输出信号进行转换。进一步的，所述移相比通过移相比切换函数来切换，移相比切换函数为：D＝Dmin+u(Dmax-Dmin)其中u为控制量，Dmin为最小移相比，Dmax为最大移相比，所述最小移相比与最大移相比根据变换器所要求的输入电压范围以及输出电压范围选取。进一步的，所述控制量利用下式获得：其中S为滑模面，所述的滑模面S为二阶滑模面或三阶滑模面。所述二阶滑模面为：其中，vo为LLC谐振直流变换器的输出电压，vref为参考电压，K1为比例系数，K2为微分系数；所述三阶滑模面为：其中，vo为LLC谐振直流变换器的输出电压，vref为参考电压，K1为比例系数，K2为微分系数，K3为积分系数。一种LLC谐振直流变换器的移相滑模控制系统，包括采样比较模块、信号转化模块、驱动信号模块以及控制模块；所述采样比较模块，用于采样LLC谐振直流变换器的输出电压信号，将其与基准电压信号进行比较，并将比较结果转化为滑模输出信号；所述信号转化模块，用于将滑模输出信号转化为移相比切换信号；所述驱动信号模块，用于根据移相比切换信号，产生具有移相角的驱动信号；所述控制模块，用于将产生的驱动信号分别驱动LLC谐振直流变换器中的若干个功率开关管。进一步的，所述驱动信号模块包括频率控制模块，用于驱动信号的频率控制不变。进一步的，所述信号转化模块转化的移相比切换信号包括最大移相比切换信号与最小移相比切换信号，所述最大移相比切换信号与最小移相比切换信号依据实时获取的滑模输出信号进行转换。进一步的，所述信号转化模块包括移相比切换模块，用于控制移相比通过移相比切换函数来切换，移相比切换函数为：D＝Dmin+u(Dmax-Dmin)其中u为控制量，Dmin为最小移相比，Dmax为最大移相比，所述最小移相比与最大移相比根据变换器所要求的输入电压范围以及输出电压范围选取。进一步的，所述信号转化模块还包括控制量处理模块，用于利用下式获得控制量u：其中S为滑模面，所述的滑模面S为二阶滑模面或三阶滑模面。所述二阶滑模面为：其中，vo为LLC谐振直流变换器的输出电压，vref为参考电压，K1为比例系数，K2为微分系数；所述三阶滑模面为：其中，vo为LLC谐振直流变换器的输出电压，vref为参考电压，K1为比例系数，K2为微分系数，K3为积分系数。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术将具有良好动态特性效果的滑模控制应用于LLC谐振直流变换器的移相控制，使LLC谐振直流变换器在具有良好的稳态特性的基础上提高了变换器的鲁棒性，且对宽范围电压输入具有良好的适应性，能够满足高性能要求的应用场合；本专利技术采用双移相比切换模式来控制LLC谐振直流变换器的输出，变换器在输入电压变化的瞬间即可通过移相比切换调节变换器至稳定工作状态，缩短了动态响应时间，提高了变换器的动态特性。附图说明图1为LLC谐振直流变换器的拓扑图；图2为本专利技术LLC谐振直流变换器的移相滑模控制器结构图；图3为在输入电压为500V的稳定工作条件下，LLC谐振直流变换器在本专利技术控制下的输出波形与在PI控制下的输出电压波形对比图；图4为在输入电压由500V到1000V大范围突变的工作条件下，LLC谐振直流变换器在本专利技术控制下的输出波形与在PI控制下的输出电压波形对比图。图5为在参考电压由250V突变为200V的工作条件下，LLC谐振直流变换器在本专利技术控制下的输出波形与在PI控制下的输出电压波形对比图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。一种LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法，包括如下步骤：(1)采样LLC串联谐振直-直变换器的输出电压信号，将其与基准电压信号进行比较，产生误差信号，并将比较结果转化为滑模函数；(2)根据滑模函数的大小产生移相比切换信号；(3)根据移相比切换信号，产生具有移相角的驱动信号；(4)将产生的驱动信号分别驱动LLC谐振直流变换器中的4个功率开关管。如图1所示，采样到的电压信号Vo与参考电压Vref进行比较后得到误差信号，由该信号组成滑模函数S，根据滑模函数S的正负得到移相比的值，并将该值转换为移相角，生成带有移相角的PWM驱动信号。其中，移相比的定义为：其中，为滞后桥臂滞后于超前桥臂的角度。超前桥臂和滞后桥臂如图2所示。图中，vi为直流电源，vi正极与开关管V1,V2的漏极相连，vi负极与开关管V3，V4的源极相连，VD1,VD2,VD3,VD4为开关管的寄生二极管；V1源极与V3漏极相连，组成超前桥臂，V2源极与V4漏极相连，组成滞后桥臂；V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)采样LLC谐振直流变换器的输出电压信号，将其与基准电压信号进行比较，并将比较结果转化为滑模输出信号；/n(2)将滑模输出信号转化为移相比切换信号；/n(3)根据移相比切换信号，产生具有移相角的驱动信号；/n(4)将产生的驱动信号分别驱动LLC谐振直流变换器中的若干个功率开关管。/n

【技术特征摘要】
1.一种LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采样LLC谐振直流变换器的输出电压信号，将其与基准电压信号进行比较，并将比较结果转化为滑模输出信号；
(2)将滑模输出信号转化为移相比切换信号；
(3)根据移相比切换信号，产生具有移相角的驱动信号；
(4)将产生的驱动信号分别驱动LLC谐振直流变换器中的若干个功率开关管。


2.根据权利要求1所述的LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法，其特征在于，所述驱动信号的频率控制不变。


3.根据权利要求1所述的LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法，其特征在于，所述移相比切换信号包括最大移相比切换信号与最小移相比切换信号，所述最大移相比切换信号与最小移相比切换信号依据实时获取的滑模输出信号进行转换。


4.根据权利要求3所述的LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法，其特征在于，所述移相比通过移相比切换函数来切换，移相比切换函数为：
D＝Dmin+u(Dmax-Dmin)
其中u为控制量，Dmin为最小移相比，Dmax为最大移相比，所述最小移相比与最大移相比根据变换器所要求的输入电压范围以及输出电压范围选取。


5.根据权利要求4所述的LLC谐振直流变换器的移相滑模控制方法，其特征在于，所述控制量利用下式获得：



其中S为滑模面，
所述的滑模面S为二阶滑模面或三阶滑模面。
所述二阶滑模面为：其中，vo为LLC谐振直流变换器的输出电压，vref为参考电压，K1为比例系数，K2为微分系数；
所述三阶滑模面为：其中，vo为LLC谐振直流变换器的输出电压，vref为参考电压，K1为比例系数，K2为微分系数，K3为积分系数。


6.一种LLC谐振直流变换器的移相滑模控制系统，其特征在于，包括采样比较模块、信号转化模块、驱动信号模块以及控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李先允，殷帆，王书征，倪喜军，卢乙，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32