一种LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路控制方法技术

本发明专利技术公开了一种LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路控制方法，基于LCC谐振变换器状态轨迹，通过构建LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路，判断开关管状态，完成启动。本发明专利技术根据逻辑关系判断开关管状态完成启动，极大加快了变换器的响应速度。了变换器的响应速度。了变换器的响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体为一种LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路控制方法。

技术介绍

[0002]高性能高压直流电源作为一项国民经济和工业发展中占据重要位置的高端设备，广泛应用于X光机、静电除尘、核磁共振、高能物理实验、军事科技(如雷达发射机)等多个领域。更低的输出纹波和更快的动态响应速度始终是高压直流电源的研究热点和发展趋势，虽然LCC谐振变换器已成功地在高压直流电源领域获得了广泛的应用，但是现有的输出纹波和动态响应速度无法满足高压直流电源技术指标的快速发展，需要研究新的控制策略提升现有电源的动态响应速度。
[0003]LCC谐振变换器传统变频控制实现简单，但是开关频率变化范围过宽、变换器宽输入输出范围和高效率无法兼顾；变占空比控制策略固定了开关频率，但无法实现宽范围软开关；各类混合控制策略的控制器设计较为复杂，通常需要较高带宽的传感器。而后所提出的状态轨迹控制策略均是用软件方式去实现控制，该方式可实现比传统变频方式更快的响应速度，又消除了启动过程中谐振腔内的电压电流过冲，但是由于其控制过程需要经过复杂的计算，所以响应速度受到限制，无法进一步提高变换器工作频率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供了一种LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路控制方法。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案为：一种LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路控制方法，具体步骤为：
[0006]步骤1：持续采样谐振腔谐振电感L
r
电流i
Lr
(t)、串联谐振电容C
r
电压V
cr
(t)、并联谐振电容C
p
电压V
cp
(t)以及输入电压V
in
，计算出谐振腔第一、四、六模态实时轨迹半径r1(t)、r4(t)、r6(t)；
[0007]步骤2：计算变换器对应模态下谐振腔理论轨迹半径，所述谐振腔理论轨迹半径包括第一模态理论轨迹半径R1、第四模态理论轨迹半径R4、第六模态理论轨迹半径R6；
[0008]步骤3：当第一模态实时轨迹半径r1(t)不大于第一模态理论轨迹半径R1，第一判断信号SR1清0，否则置1；当第四模态实时轨迹半径r4(t)不大于第四模态态理论轨迹半径R4，第二判断信号SR4清0，否则置1；当第六模态实时轨迹半径r6(t)不大于第六模态态理论轨迹半径R6，第三判断信号SR6清0，否则置1；
[0009]步骤4：根据谐振腔电感L
r
电流i
Lr
(t)、串联谐振电容C
r
电压V
cr
(t)、并联谐振电容C
p
电压若V
cp
(t)，确定谐振腔初始状态判别信号START；
[0010]步骤5：构建LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路，将逻辑电路输出信号给开关管S1、S2、S3、S4，其中开关管S1、S4同步导通，开关管S2、S3同步导通，开关管S1、S4与开关管S2、S3互补导通，
[0011]所述LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路真值为：
[0012][0013]×
表示该信号可为任意状态。
[0014]本专利技术与现有技术相比，其显著效果为：1)本专利技术根据逻辑关系判断开关管状态完成启动，其输出电压上升时间124us，与传统控制相比极大加快了变换器的响应速度；
[0015]2)本专利技术与以调频方式实现状态轨迹启动的控制策略相比，大大减小了计算量，使其更易应用于工程。
附图说明
[0016]图1为LCC谐振变换器的电路拓扑结构示意图。
[0017]图2为LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路示意图。
[0018]图3为开关管驱动波形示意。
[0019]图4为LCC谐振变换器输出电压波形示意图。
[0020]图5为LCC谐振变换器谐振腔电压电流波形示意图。
具体实施方式
[0021]一种LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路控制方法，如图1所示，LCC谐振变换器采用H桥作为功率转换的基本单元，H桥由4个开关管S1、S2、S3和S4构成，谐振腔由谐振电感L
r
、串联谐振电容C
r
和并联谐振电容C
p
组成，谐振腔并联谐振电容和整流桥通过变压器T进行隔离，整流桥由4个二极管D1、D2、D3和D4组成，整流桥输出采用电容C
o
进行滤波，提供波动小、稳定的输出电压。变换器的输入电压为V
in
，输出电压为V
o
，变压器的变比为n，流过谐振电感L
r
的电流为i
Lr
，电容C
r
的电压为V
cr
，电容C
p
的电压为V
cp
。具体步骤为：
[0022]步骤1：持续采样谐振腔谐振电感L
r
电流i
Lr
(t)、串联谐振电容C
r
电压V
cr
(t)、并联谐振电容C
p
电压V
cp
(t)以及输入电压V
in
，计算出谐振腔第一、四、六模态实时轨迹半径r1(t)、r4(t)、r6(t)；
[0023]进一步的实施例中，实时轨迹半径的计算方法为：
[0024]对谐振电感电流i
Lr
(t)、串联谐振电容C
r
电压V
cr
(t)、并联谐振电容C
p
电压V
cp
(t)进行标幺化，具体如下：
[0025][0026][0027][0028][0029]V
CprN
(t)＝V
CrN
(t)+V
CpN
(t)
[0030]第一模态的实时轨迹半径计算如下：
[0031][0032]第四、六模态的实时轨迹半径计算如下：
[0033][0034][0035]其中，L
r
、C
r
为串联谐振电感的感值与串联谐振电容的容值。
[0036]进一步的实施例中，开关管S1导通，开关管S2关断，整流管D2、D3续流为第一模态；
[0037]开关管S2导通，开关管S1关断，整流管D1、D4续流为第四模态；
[0038]开关管S2导通，开关管S1关断，整流管D2、D3续流为第六模态。
[0039]步骤2：计算变换器对应模态下谐振腔理论轨迹半径，所述谐振腔理论轨迹半径包括第一模态理论轨迹半径R1、第四模态理论轨迹半径R4、第六模态理论轨迹半径R6；
[0040]进一步的实施例中，状态轨迹法中理论轨迹半径的计算方法如下：
[0041]其中第一、四模态的理论轨迹半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路控制方法，其特征在于，具体步骤为：步骤1：持续采样谐振腔谐振电感L
r
电流i
Lr
(t)、串联谐振电容C
r
电压V
cr
(t)、并联谐振电容C
p
电压V
cp
(t)以及输入电压V
in
，计算出谐振腔第一、四、六模态实时轨迹半径r1(t)、r4(t)、r6(t)；步骤2：计算变换器对应模态下谐振腔理论轨迹半径，所述谐振腔理论轨迹半径包括第一模态理论轨迹半径R1、第四模态理论轨迹半径R4、第六模态理论轨迹半径R6；步骤3：当第一模态实时轨迹半径r1(t)不大于第一模态理论轨迹半径R1，第一判断信号SR1清0，否则置1；当第四模态实时轨迹半径r4(t)不大于第四模态态理论轨迹半径R4，第二判断信号SR4清0，否则置1；当第六模态实时轨迹半径r6(t)不大于第六模态态理论轨迹半径R6，第三判断信号SR6清0，否则置1；步骤4：根据谐振腔电感L
r
电流i
Lr
(t)、串联谐振电容C
r
电压V
cr
(t)、并联谐振电容C
p
电压若V
cp
(t)，确定谐振腔初始状态判别信号START；步骤5：构建LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路，将逻辑电路输出信号给开关管S1、S2、S3、S4，其中开关管S1、S4同步导通，开关管S2、S3同步导通，开关管S1、S4与开关管S2、S3互补导通，所述LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路真值为：
×
表示该信号可为任意状态。2.根据权利要求1所述的LCC谐振变换器状态轨迹启动逻辑电路控制方法，其特征在于，实时轨迹半径的计算方法为：对谐振电感电流i
Lr
(t)、串联谐振电容C
r
电压V
cr
(t)、并联谐振电容C
p
电压V
cp
(t)进行标幺化，具体如下：
V
CprN
(t)＝V
CrN
(t)+V
CpN
(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪诚，赵振南，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：