本发明专利技术公开了一种LLC谐振变换器的电流检测方法及装置，属于电力电子的开关电源技术领域，包括：将LLC谐振变换器的谐振电流分解为正弦分量和余弦分量叠加的形式后，将LLC谐振变换器的输出电流整理为LLC谐振变换器的谐振电流和励磁电流的表达式i
【技术实现步骤摘要】
一种LLC谐振变换器的电流检测方法及装置
本专利技术属于电力电子的开关电源
，更具体地，涉及一种LLC谐振变换器的电流检测方法及装置。
技术介绍
为了顺应开关电源的小型化趋势，功率半导体器件选择了高频化的发展方向，因为对于开关电源来说，减小尺寸、提高功率密度最有效的方法就是提高开关频率。近年来，第三代宽禁带半导体因为其优异的高开关频率和低驱动损耗等特性，可以极大地提升电源装置的性能，而在开关电源领域得到了广泛的应用。由于LLC谐振变换器可以在全负载范围实现软开关减小开关损耗，结构简单而高效，和第三代半导体的特性非常契合，因此使用第三代半导体的LLC谐振变换器成为了研究的热点。不论是单相LLC谐振变换器的精确闭环控制还是多相LLC谐振变换器的精确均流控制，都需要准确快速的电流反馈信息。随着第三代半导体的应用和推广，LLC谐振变换器的开关频率提高到数百kHz甚至MHz级，而且LLC谐振变换器工作时变压器次级侧的整流电路输出电流波形为2倍开关频率的半波波形，电流纹波幅度非常大。超高的开关频率和LLC本身的特性导致普通的电流检测方法很难获得LLC谐振变换器的准确实时输出电流信息，即LLC谐振变换器的瞬时负载难以获知，给高频工作下的LLC谐振变换器的精确控制和交错并联LLC谐振变换器的均流控制带来了挑战。在第三代半导体推广应用前，LLC谐振变换器的开关频率普遍偏低，为了得到变换器运行时的电流信息，通常会对变换器进行每周期5-10次的高频电流采样，以此估算每周期的电流波形；在对电流信息实时性要求不高的场合，也可以对通过低通滤波电路对高频半波电流进行低通滤波采样，通过采样的低通电流值估算实际波形，但这种方法存在很明显的问题是动态特性差，对电流的采样存在滞后性，会对动态特性要求较高的算法产生负面影响，在变换器工作情况不稳定时影响尤为明显。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种LLC谐振变换器的电流检测方法及装置，旨在解决现有的高频LLC谐振变换器电流检测方法无法准确实时获取LLC谐振变换器的电流信息的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种LLC谐振变换器的电流检测方法，包括：将LLC谐振变换器的谐振电流ir分解为正弦分量和余弦分量叠加的形式后，将LLC谐振变换器的输出电流id整理为LLC谐振变换器的谐振电流ir和励磁电流im的表达式id(t)；在LLC谐振变换器运行的过程中，在半个谐振周期内任选一个时刻t′对输出电流id进行一次采样，得到采样电流值id(t′)，由此得到在时刻t′，谐振电流ir和励磁电流im的关系；联立在半个谐振周期的开始时刻，谐振电流ir和励磁电流im相等的关系，以及在时刻t′，谐振电流ir和励磁电流im的关系，求解得到谐振电流ir的正弦分量和余弦分量的幅值，代入表达式id(t)，由此得到LLC谐振变换器的输出电流id在半个谐振周期所属开关周期内的波形表达式。本专利技术将LLC谐振变换器的谐振电流ir分解为正弦分量和余弦分量叠加的形式，使得谐振电流ir的表达式中仅包含正弦分量幅值和余弦分量幅值这两个未知数；将输出电流id整理为LLC谐振变换器的谐振电流ir和励磁电流im的表达式id(t)后，由于励磁电流im仅与LLC谐振变换器的结构参数和输出电压这些已知参数相关，因此表达式id(t)中同样只有两个未知数；由于在半个谐振周期的开始时刻，谐振电流ir和励磁电流im存在相等的关系，仅需对输出电流id进行一次采样，便可得到谐振电流ir和励磁电流im间的在另一个时刻的关系，联立两个关系表达式，即可求出输出电压表达式中的两个未知数，进而得到输出电流id(t)在相应开关周期内的波形表达式；本专利技术检测LLC谐振变换器的电流过程无需多次采样，也无需复杂的拟合过程，能够实现对电流的实时、准确检测，提高后续控制算法的动态性能。进一步地，将LLC谐振变换器的输出电流id整理为LLC谐振变换器的谐振电流ir和励磁电流im的表达式id(t)后，表达式id(t)为：id(t)＝N|ir(t)-im(t)|其中，N表示LLC谐振变换器中变压器的初级侧与次级侧的匝数比，t表示时间变量。在一些可选的实施例中，对输出电流id进行采样的半个谐振周期，为一个开关周期内的前半个谐振周期。进一步地，将LLC谐振变换器的谐振电流ir分解为正弦分量和余弦分量叠加的形式后，谐振电流ir的表达式为：其中，Ir1和Ir3分别表示分解后谐振电流的正弦分量和余弦分量的幅值，tr表示LLC谐振变换器的谐振周期，t表示时间变量。进一步地，LLC谐振变换器的励磁电流im的表达式为：其中，N表示LLC谐振变换器中变压器的初级侧与次级侧的匝数比，Vo表示LLC谐振变换器的输出电压，tr表示LLC谐振变换器的谐振周期，Lm表示LLC谐振变换其中的变压器励磁电感，t表示时间变量。在一些可选的实施例中，对输出电流id进行采样的半个谐振周期，为一个开关周期内的后半个谐振周期。进一步地，将LLC谐振变换器的谐振电流ir分解为正弦分量和余弦分量叠加的形式后，谐振电流ir的表达式为：其中，Ir1和Ir2分别表示分解后谐振电流的正弦分量和余弦分量的幅值，tr表示LLC谐振变换器的谐振周期，t表示时间变量。进一步地，LLC谐振变换器的励磁电流im的表达式为：其中，N表示LLC谐振变换器中变压器的初级侧与次级侧的匝数比，Vo表示LLC谐振变换器的输出电压，tr表示LLC谐振变换器的谐振周期，Lm表示LLC谐振变换其中的变压器励磁电感，t表示时间变量。进一步地，本专利技术提供的LLC谐振变换器的电流检测方法，还包括：LLC谐振变换器的输出电流id在半个谐振周期所属开关周期内的波形表达式，计算输出电流id在对应开关周期内的峰值和/或有效值。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种LLC谐振变换器的电流检测装置，包括：采样单元和计算单元；计算单元，用于将LLC谐振变换器的谐振电流ir分解为正弦分量和余弦分量叠加的形式后，将LLC谐振变换器的输出电流id整理为LLC谐振变换器的谐振电流ir和励磁电流im的表达式id(t)；采样单元，用于在LLC谐振变换器运行的过程中，在半个谐振周期内任选一个时刻t′对输出电流id进行一次采样，得到采样电流值id(t′)，由此得到在时刻t′，谐振电流ir和励磁电流im的关系；计算单元，还用于联立在半个谐振周期的开始时刻，谐振电流ir和励磁电流im相等的关系，以及在时刻t′，谐振电流ir和励磁电流im的关系，求解得到谐振电流ir的正弦分量和余弦分量的幅值，代入表达式id(t)，由此得到LLC谐振变换器的输出电流id在半个谐振周期所属开关周期内的波形表达式。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术通过单次采集瞬时电流以及理论分析，能够实时计算LLC变换器高频工作下每个开关周期的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种LLC谐振变换器的电流检测方法，其特征在于，包括：/n将所述LLC谐振变换器的谐振电流i
【技术特征摘要】
1.一种LLC谐振变换器的电流检测方法，其特征在于，包括：
将所述LLC谐振变换器的谐振电流ir分解为正弦分量和余弦分量叠加的形式后，将所述LLC谐振变换器的输出电流id整理为所述LLC谐振变换器的谐振电流ir和励磁电流im的表达式id(t)；在所述LLC谐振变换器运行的过程中，在半个谐振周期内任选一个时刻t′对所述输出电流id进行一次采样，得到采样电流值id(t′)，由此得到在所述时刻t′，所述谐振电流ir和所述励磁电流im的关系；
联立在所述半个谐振周期的开始时刻，所述谐振电流ir和所述励磁电流im相等的关系，以及在所述时刻t′，所述谐振电流ir和所述励磁电流im的关系，求解得到所述谐振电流ir的正弦分量和余弦分量的幅值，代入所述表达式id(t)，由此得到所述LLC谐振变换器的输出电流id在所述半个谐振周期所属开关周期内的波形表达式。
2.如权利要求1所述的LLC谐振变换器的电流检测方法，其特征在于，将所述LLC谐振变换器的输出电流id整理为所述LLC谐振变换器的谐振电流ir和励磁电流im的表达式id(t)后，所述表达式id(t)为：
id(t)＝N|ir(t)-im(t)|
其中，N表示所述LLC谐振变换器中变压器的初级侧与次级侧的匝数比，t表示时间变量。
3.如权利要求1或2所述的LLC谐振变换器的电流检测方法，其特征在于，对所述输出电流id进行采样的半个谐振周期，为一个开关周期内的前半个谐振周期。
4.如权利要求3所述的LLC谐振变换器的电流检测方法，其特征在于，将所述LLC谐振变换器的谐振电流ir分解为正弦分量和余弦分量叠加的形式后，所述谐振电流ir的表达式为：
其中，Ir1和Ir2分别表示分解后所述谐振电流的正弦分量和余弦分量的幅值，tr表示所述LLC谐振变换器的谐振周期，t表示时间变量。
5.如权利要求3所述的LLC谐振变换器的电流检测方法，其特征在于，所述LLC谐振变换器的励磁电流im的表达式为：
其中，N表示所述LLC谐振变换器中变压器的初级侧与次级侧的匝数比，Vo表示所述LLC谐振变换器的输出电压，tr表示所述LLC谐振变换器的谐振周期，Lm表示所述LLC谐振变换其中的变压器励磁电感，t表示时间变...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，王伟康，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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