CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法及系统，该方法包括：采样CLLC谐振变换器的输出电压和电流，并与各自的参考值进行比较后经PI控制得到原边开关器件的开关频率、导通时间及关断时间；构建CLLC谐振变换器的等效电路；根据CLLC谐振变换器的等效电路计算串联谐振频率；比较开关频率和串联谐振频率的大小，根据比较结果以及CLLC谐振变换器的原边开关器件的导通时间和关断时间，计算CLLC谐振变换器的副边开关器件的导通时间及关断时间。本发明专利技术不仅可轻松实现副边的同步整流，而且能使副边自适应原边的软启动，具有实用性高，成本低，简单可靠等优势。简单可靠等优势。简单可靠等优势。

【技术实现步骤摘要】
CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及双向DC
‑
DC
，特别地涉及一种CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，双向电动汽车车载充电机的拓扑以隔离型双向DC
‑
DC变换器为主，常用的有双有源桥(DAB)变换器、双向CLLC谐振变换器、双向对称性CLLLC谐振变换器。其中双向CLLC谐振变换器以其效率高、控制简单、二次侧输出EMI小等优势被广泛应用在双向电动汽车充电机上。
[0003]现有的CLLC谐振变换器由原边全桥电路、谐振腔电路和副边全桥电路组成。原边全桥电路包括四个有源功率器件；谐振腔电路包括原边谐振电感L
r
、原边谐振电容C
r1
、变压器L
m
和副边谐振电容C
r2
；副边全桥电路包括四个有源功率器件。CLLC谐振变换器能实现能量的双向流动，具有全负载范围的软开关有优势。在传统的CLLC谐振变换器的应用中，副边的有源功率器件不施加驱动信号，副边电流经MOSFET的体二极管进行流动，从而造成了副边产生较高的损耗。因此为了进一步提高CLLC谐振变换器的效率，一些同步整流的控制方法被实施。通过在副边体二极管导通时给定相对应MOSFET的驱动信号，使电流流经MOSFET的沟道进行流动，从而可以减小系统损耗，提高效率。
[0004]现有的CLLC谐振变换器同步整流控制方法可分为电压检测型、电流检测型和理论计算型。电压检测型方法是通过检测MOSFET漏源极电压来判断副边电流的流通方向，该方法容易受到寄生参数的影响从而造成同步整流管错误导通，影响系统的可靠性。电流检测性方法是通过在电路中增加电流传感器来检测副边电流，该方法抗扰性强，适用性好，但是对于高频应用来说，需要精度更高的电流传感装置，无形增加了系统的成本和体积。理论计算方法是通过精确的谐振参数计算从而推导出同步整流管的开通与关断，该方法需要建立准确的数学模型，实现较为复杂而且适用性较低。
[0005]因此，如何设计一种自适应负载大小，副边可以实现同步整流和软启动的CLLC谐振变换器的方法，仍是待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提出一种CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法及系统，能够自适应各种负载大小，副边可以实现同步整流和软启动。
[0007]本专利技术第一方面提供了一种CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法，该方法包括：采样CLLC谐振变换器的输出电压和电流信号，并与各自的参考信号进行比较后经PI控制得到CLLC谐振变换器的原边开关器件的开关频率、导通时间及关断时间；基于CLLC谐振变换器的原边谐振电容、副边谐振电容、原边谐振电感及变压器，构建CLLC谐振变换器的等效电路；根据CLLC谐振变换器的等效电路计算串联谐振频率；比较原边开关器件的开关频率与串联谐振频率的大小，根据比较结果以及CLLC谐振变换器的原边开关器件的导通时
间和关断时间，计算CLLC谐振变换器的副边开关器件的导通时间和关断时间；根据CLLC谐振变换器的原边开关器件及副边开关器件的导通时间或关断时间，依次导通或关断CLLC谐振变换器的原边开关器件及副边开关器件。
[0008]进一步的，所述CLLC谐振变换器的等效电路包括原边谐振电容C
r1
、谐振电感L
r
和电感L
m
，及串联的谐振电容C
′
r2
和等效电阻R
eq
，串联的谐振电容C
′
r2
和等效电阻R
eq
的两端并联在电感L
m
的两端。
[0009]进一步的，所述串联谐振频率的计算方法为：
[0010][0011][0012][0013]其中，C
′
r2
为副边等效电容，n为原副边的匝数比，g为副边谐振电容与原边谐振电容比，C
r1
为原边谐振电容，C
r2
为副边谐振电容，L
r
为原边谐振电感，f
r1
为串联谐振频率。
[0014]进一步的，所述CLLC谐振变换器的原边开关器件的导通时间和关断时间计算方法为：
[0015][0016][0017]其中，t
on_pri
为原边开关器件的导通时间，f
s
为开关频率，D为CLLC谐振变换器的占空比，D最大为0.5，t
off_pri
为原边开关器件的关断时间。
[0018]进一步的，所述CLLC谐振变换器的副边开关器件的导通时间和关断时间的计算方法为：比较CLLC谐振变换器的原边开关器件的开关频率与串联谐振频率的大小；当CLLC谐振变换器的原边开关器件的开关频率小于等于串联谐振频率时，将CLLC谐振变换器的原边开关器件的导通时间加上死区时间和延时时间，得到CLLC谐振变换器的副边开关器件的导通时间；将CLLC谐振变换器的原边开关器件的关断时间减去死区时间和延时时间，得到CLLC谐振变换器的副边开关器件的关断时间；当CLLC谐振变换器的原边开关器件的开关频率大于串联谐振频率时，将CLLC谐振变换器的原边开关器件的导通时间加上延时时间，得到CLLC谐振变换器的副边开关器件的导通时间；将CLLC谐振变换器的原边开关器件的关断时间减去延时时间，得到CLLC谐振变换器的副边开关器件的关断时间。
[0019]本专利技术第二方面提供了一种CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统，该系统包括：采样调节模块，用于采样CLLC谐振变换器的输出电压和电流信号，并与各自的参考信号进行比较后经PI控制得到CLLC谐振变换器的原边开关器件的开关频率、导通时间及关断时间；等效电路构建模块，用于基于CLLC谐振变换器的原边谐振电容、副边谐振电容、原边谐振电感及变压器，构建CLLC谐振变换器的等效电路；串联谐振频率计算模块，用于根据
CLLC谐振变换器的等效电路计算串联谐振频率；导通时间计算模块，用于比较原边开关器件的开关频率与串联谐振频率的大小，根据比较结果以及CLLC谐振变换器的原边开关器件的导通时间，计算CLLC谐振变换器的副边开关器件的导通时间；关断时间计算模块，用于比较原边开关器件的开关频率与串联谐振频率的大小，根据比较结果以及CLLC谐振变换器的原边开关器件的关断时间，计算CLLC谐振变换器的副边开关器件的关断时间；驱动模块，用于根据CLLC谐振变换器的原边开关器件的导通时间以及副边开关器件的导通时间，依次导通CLLC谐振变换器的原边开关器件及副边开关器件；同时根据CLLC谐振变换器的原边开关器件的关断时间以及副边开关器件的关断时间，依次关断CLLC谐振变换器的原边开关器件及副边开关器件。
[0020]上述的CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统及方法，首先计算串联谐振频率，通过比较开关频率和串联谐振频率的大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法，其特征在于，包括：采样CLLC谐振变换器的输出电压和电流信号，并与各自的参考信号进行比较后经PI控制得到CLLC谐振变换器的原边开关器件的开关频率、导通时间及关断时间；基于CLLC谐振变换器的原边谐振电容、副边谐振电容、原边谐振电感及变压器，构建CLLC谐振变换器的等效电路；根据CLLC谐振变换器的等效电路计算串联谐振频率；比较原边开关器件的开关频率与串联谐振频率的大小，根据比较结果以及CLLC谐振变换器的原边开关器件的导通时间和关断时间，计算CLLC谐振变换器的副边开关器件的导通时间和关断时间；根据CLLC谐振变换器的原边开关器件及副边开关器件的导通时间或关断时间，依次导通CLLC谐振变换器的原边开关器件和副边开关器件，或依次关断CLLC谐振变换器的原边开关器件和副边开关器件。2.根据权利要求1所述的CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法，其特征在于，所述CLLC谐振变换器的等效电路包括原边谐振电容C
r1
、谐振电感L
r
和电感L
m
，及串联的谐振电容C
′
r2
和等效电阻R
eq
，串联的谐振电容C
′
r2
和等效电阻R
eq
的两端并联在电感L
m
的两端。3.根据权利要求1所述的CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法，其特征在于，所述串联谐振频率的计算方法为：述串联谐振频率的计算方法为：述串联谐振频率的计算方法为：其中，C
′
r2
为副边等效电容，n为原副边的匝数比，g为副边谐振电容与原边谐振电容比，C
r1
为原边谐振电容，C
r2
为副边谐振电容，L
r
为原边谐振电感，f
r1
为串联谐振频率。4.根据权利要求1所述的CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法，其特征在于，所述CLLC谐振变换器的原边开关器件的导通时间和关断时间计算方法为：述CLLC谐振变换器的原边开关器件的导通时间和关断时间计算方法为：其中，t
on_pri
为原边开关器件的导通时间，f
s
为开关频率，D为CLLC谐振变换器的占空比，其中D最大值为0.5，t
off_pri
为原边开关器件的关断时间。5.根据权利要求1所述的CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法，其特征在于，所述CLLC谐振变换器副边开关器件的导通时间和关断时间的计算方法为：比较CLLC谐振变换器的原边开关器件的开关频率与串联谐振频率的大小；当CLLC谐振变换器的原边开关器件的开关频率小于等于串联谐振频率时，将CLLC谐振
变换器的原边开关器件的导通时间加上死区时间和延时时间，得到CLLC谐振变换器的副边开关器件的导通时间；将CLLC谐振变换器的原边开关器件的关断时间减去死区时间和延时时间，得到CLLC谐振变换器的副边开关器件的关断时间；当CLLC谐振变换器的原边开关器件的开关频率大于串联谐振频率时，将CLLC谐振变换器的原边开关器件的导通时间加上延时时间，得到CLLC谐振变换器的副边开关器件的导通时间；将CLLC谐振变换器的原边开关器件的关断时间减去延时时间，得到CLLC谐振变换器的副边开关器件的关断时间。6.一种CLLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统，其特征在于，包括：采样调节模块，用于采样CLLC...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡斯登，朱浩旗，
申请(专利权)人：浙江国研智能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：