直流变换器的控制方法及直流变换器技术

本发明专利技术实施例提供一种直流变换器的控制方法及直流变换器，所述直流变换器包括开关电路、采样电路以及控制器，所述控制方法包括：根据一输出参考信号和所述输出信号获取Burst周期的占空比；根据所述Burst周期的占空比、第一预设值和所述开关器件的开关周期获取第一开关次数和驱动使能时间；根据所述驱动使能时间和所述Burst周期的占空比获取Burst周期值；根据所述Burst周期值、所述第一开关次数和所述开关周期生成所述驱动信号。本发明专利技术的技术方案可以降低直流变换器的输出电压纹波。可以降低直流变换器的输出电压纹波。可以降低直流变换器的输出电压纹波。

【技术实现步骤摘要】
直流变换器的控制方法及直流变换器


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体而言，涉及一种直流变换器的控制方法及直流变换器。

技术介绍

[0002]在电动汽车充电等应用领域中，对输出电压纹波有较高的要求。根据我国能源行业标准《电动汽车非车载传导式充电机技术条件》(NB/T33001-2018)的要求，当充电机输出电流在最大输出电流值范围内变化时，输出电压纹波因数不应大于1％。
[0003]LLC谐振变换器因其软开关特性，具有效率高、功率密度大等优点，广泛应用于直流-直流变换领域。
[0004]在空载或轻载时，LLC一般采用间歇模式(Burst)控制方法。Burst控制交替使能脉冲和禁止脉冲，使电源间歇性地给负载供电，从而减小输出功率，满足空载或轻载的负载要求。影响输出电压和输出电流的纹波的主要因素为驱动使能时间、驱动禁止时间、Burst周期、输出电容容值以及负载。在相同电路参数和负载条件下，输出纹波主要受Burst周期的影响。
[0005]用数字控制系统实现Burst控制，Burst周期受控制周期影响，数字控制器在每个控制周期判断是否使能脉冲或禁止脉冲，发脉冲和关脉冲的时间为控制周期的整数倍，Burst周期也为控制周期的整数倍。当控制周期较长时，Burst周期也较长，输出纹波较大。而数字控制芯片的控制周期受芯片资源等影响，不可能无限制的缩短达到模拟控制的效果，当控制频率受限、输出电容较小时，空载、极轻载下电路输出纹波会较大。
[0006]图1为LLC谐振变换器的基本形式。Lr为谐振电感，Cr为谐振电容，Lm为变压器激磁电感，n为变压器原副边变比。开关SW1、开关SW2、开关SW3、开关SW4为开关元件。LLC通常采用调节开关元件驱动频率来调节输出，驱动信号如图2所示。S1为开关SW1和开关SW4的驱动信号，S2为开关SW2和开关SW3的驱动信号，Ts0为开关周期，开关SW1和开关SW3驱动互补，开关SW2和开关SW4驱动互补，开关SW1、开关SW2、开关SW3、开关SW4驱动占空比为50％。Burst模式下，脉冲交替使能和禁止。脉冲使能期间，开关SW1、开关SW2、开关SW3、开关SW4各自以50％占空比开通和关断。脉冲禁止期间，开关SW1、开关SW2、开关SW3、开关SW4均处于关断状态。
[0007]相关技术中，一个Burst周期内包括驱动使能时间Ton0(即使能脉冲的时间)和驱动禁止时间Toff0(即禁止脉冲的时间)两部分时间，且驱动使能时间Ton0和驱动禁止时间Toff0为控制周期Tctrl0的整数倍。较重负载下的驱动禁止时间Toff0大于等于控制周期Tctrl0，关断时间过长会使关断时间内电压下降超过下限值；较轻负载下的驱动使能时间Ton0大于等于控制周期Tctrl0，开通时间过长使得开通时间内电压超过上限值。控制周期Tctrl0较长，则Burst周期较长，导致输出纹波较大，可能无法满足负载对输出纹波的要求。
[0008]另一方面，相同工况下，Burst周期值越小，输出纹波越小，但开关损耗会越大。这是由于Burst周期脉冲使能的第一个或前若干个开关开通为非ZVS(Zero Voltage Switch，
零电压开关)，开关元件开通损耗增加。相同负载条件下，Burst周期取值越小，非ZVS开通的次数越多，开关损耗就越大。因此在满足纹波要求的前提下，Burst周期的取值应尽可能大，以减小非ZVS开通的次数，降低开关损耗。
[0009]Burst控制通常采用Bang-Bang控制算法，即通过比较输出信号的测量值与给定的上、下限值的大小，以使能脉冲或禁止脉冲。Bang-Bang控制的输出纹波和稳态精度受采样精度、采样延时、控制带宽和控制延时等的影响，当输出要求较高而传感器或控制器性能受限时，输出可能无法满足要求。
[0010]综上，如何降低直流变换器在轻载下的输出电压纹波是当前亟需解决的技术问题。
[0011]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0012]本公开的目的在于提供一种直流变换器的控制方法及直流变换器，进而至少在一定程度上降低直流变换器输出电压的电压纹波。
[0013]根据本专利技术的第一方面，提供一种直流变换器的控制方法，所述直流变换器包括开关电路、采样电路以及控制器，所述采样电路与所述直流变换器的输出端以及所述控制器连接，用以采集所述输出端的输出信号并发送至所述控制器，所述控制器与所述开关电路连接，用于根据所述输出信号生成驱动信号驱动所述开关电路中的开关器件进行动作，所述控制方法包括：根据一输出参考信号和所述输出信号获取Burst周期的占空比；根据所述Burst周期的占空比、第一预设值和所述开关器件的开关周期获取第一开关次数和驱动使能时间；根据所述驱动使能时间和所述Burst周期的占空比获取Burst周期值；根据所述Burst周期值、所述第一开关次数和所述开关周期生成所述驱动信号。
[0014]在一些实施例中，根据所述Burst周期的占空比、所述第一预设值和所述开关周期获取所述驱动使能时间的步骤，进一步包括：根据所述Burst周期的占空比和所述第一预设值获取第一时间；根据所述第一时间和所述开关周期获取所述第一时间内包含的第一开关次数；根据所述第一开关次数和所述开关周期获取所述驱动使能时间。
[0015]在一些实施例中，根据所述第一时间和所述开关周期获取所述第一开关次数的步骤，进一步包括：根据所述第一时间和所述开关周期获取所述第一时间内包含的对应于所述开关周期的第二开关次数；对所述第二开关次数进行取整得到所述第一开关次数。
[0016]在一些实施例中，根据所述Burst周期值、所述第一开关次数和所述开关周期获取所述驱动信号的步骤，进一步包括：根据所述Burst周期值、所述第一开关次数和所述开关周期获取驱动使能时间和驱动禁止时间；根据所述驱动使能时间和所述驱动禁止时间生成所述驱动信号。
[0017]在一些实施例中，所述第一预设值根据纹波因数、所述直流变换器的输出电流、所述直流变换器的输出电压、所述直流变换器的输出功率、负载占空比以及所述Burst周期的占空比中的一个或多个参数进行设定。
[0018]在一些实施例中，所述直流变换器为全桥LLC谐振变换器或半桥LLC谐振变换器。
[0019]在一些实施例中，还包括：调整驱动使能时间段内第一个开关周期的正区间和负
区间各自对应的开关器件的导通时间。
[0020]在一些实施例中，所述输出信号为输出电压信号、输出电流信号或输出功率信号。
[0021]根据本专利技术的第二方面，提供一种直流变换器，所述直流变换器包括开关电路、采样电路以及控制器，其中：所述采样电路与所述直流变换器的输出端和所述控制器连接，用以采集所述输出端的输出信号并发送至所述控制器；所述控制器与所述开关电路连接，用于生成并发送驱动信号驱动所述开关电路中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流变换器的控制方法，所述直流变换器包括开关电路、采样电路以及控制器，所述采样电路与所述直流变换器的输出端以及所述控制器连接，用以采集所述输出端的输出信号并发送至所述控制器，所述控制器与所述开关电路连接，用于根据所述输出信号生成驱动信号驱动所述开关电路中的开关器件进行动作，其特征在于，所述控制方法包括：根据一输出参考信号和所述输出信号获取Burst周期的占空比；根据所述Burst周期的占空比、第一预设值和所述开关器件的开关周期获取第一开关次数和驱动使能时间；根据所述驱动使能时间和所述Burst周期的占空比获取Burst周期值；根据所述Burst周期值、所述第一开关次数和所述开关周期生成所述驱动信号。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述Burst周期的占空比、所述第一预设值和所述开关周期获取所述驱动使能时间的步骤，进一步包括：根据所述Burst周期的占空比和所述第一预设值获取第一时间；根据所述第一时间和所述开关周期获取所述第一时间内包含的第一开关次数；根据所述第一开关次数和所述开关周期获取所述驱动使能时间。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，根据所述第一时间和所述开关周期获取所述第一开关次数的步骤，进一步包括：根据所述第一时间和所述开关周期获取所述第一时间内包含的对应于所述开关周期的第二开关次数；对所述第二开关次数进行取整得到所述第一开关次数。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述Burst周期值、所述第一开关次数和所述开关周期获取所述驱动信号的步骤，进一步包括：根据所述Burst周期值、所述第一开关次数和所述开关周期获取驱动使能时间和驱动禁止时间；根据所述驱动使能时间和所述驱动禁止时间生成所述驱动信号。5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一预设值根据纹波因数、所述直流变换器的输出电流、所述直流变换器的输出电压、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周翩，刘腾，娄德海，肖宏伟，张怡，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：