一种不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法技术

本发明专利技术公开了电力电子变换器技术领域的一种不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法。和传统峰值电流控制方法类似，先将输出电压与参考电压运算后的差值信号进行误差放大及补偿处理，再根据处理后的差值信号与原边励磁电流峰值大小关系控制变换器开关管通断。不同点在于改进型方案在处理后的差值信号叠加了一个负的输出电压比例信号。所述的控制方法解决了现有不对称半桥反激变换器峰值电流控制技术在应对负载跳变时系统输出动态性能不佳的问题，并在此基础上提高了变换器对输入电压变化的动态响应能力。本发明专利技术所述的控制方法简单，易于实现，在保证优秀的暂态响应特性的同时还保留原变换器软开关特性。性的同时还保留原变换器软开关特性。性的同时还保留原变换器软开关特性。

【技术实现步骤摘要】
一种不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子变换器
，具体涉及一种不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法。

技术介绍

[0002]随着手机、电脑等个人用电设备的广泛运用，开关变换器技术指标变得越来越严格，特别是人们对高功率密度、高可靠性和小体积的开关变换器提出了更多的要求。一般传统的小功率开关变换器采用反激拓扑，该拓扑具有结构简单、成本低廉等优点，但是普通反激拓扑是硬开关，而且不能回收漏感能量，因此限制了中小功率变换器的效率和体积。这显然不能满足功率变换器小型化、轻量化、高功率化的未来发展趋势。为了改善这些缺陷，人们提出了各种软开关技术和谐振拓扑。这其中，有源箝位反激变换器利用变压器的漏感谐振工作可以降低开关损耗，并具有较高的效率表现拓宽了反激变换器应用范围，但是有源箝位反激变换器存在着开关管电压应力高的缺点这造成开关管选择变得困难。而对于日渐受欢迎的半桥LLC变换器由于其变频控制不适合在输入电压范围大的应用中使用，其调节能力主要依赖于充磁电感与谐振电感的电感比值，在宽输入条件设计时要求谐振电感较大，这造成变换器功率密度变小。另一方面由于副边全波整流的特点使得变换器整体制造成本较高。相比之下不对称半桥反激以高效率、低开关电压应力等优势越来越受到人们喜爱。由于主电路一次侧部分类似于半桥LLC结构致使开关管两端电压等于输入电压，这降低了开关管选择的难度。而副边半波整流的形式使得其拥有所有隔离谐振型变换器最少的组件数量降低了制造成本，同时由于变压器的磁滞回路可操作在第一与第三象限使其具备反激变换器和正激变换器的混合特性，这大大降低了功率等级对于反激变压器设计的限制。
[0003]目前，关于不对称半桥反激变换器效率问题的研究已经取得了显著成就，比如《Advanced control methods for Asymmetrical Half
‑
bridge Flyback》，IEEE Transactions on Power Electronics,2021,PP(99):1
‑
1，文中提出了一种先进控制的控制策略降低轻载时谐振网络的循环能量以提高变换器整体效率。又比如《Feed
‑
Forward Compensator of Operating Frequency for APWM HB Flyback Converter》，IEEE Transactions on Power Electronics,2011,27(1):211
‑
223，文中提出了一种电压前馈PWM+PFM混合控制模式以提高变换器整体效率。但随着运用场合的增加，对不对称半桥反激变换器的动态性能(包括暂态调节时间，超调量和下调量)也提出了更高的要求。遗憾的是对于如何提高不对称半桥反激变换器动态性能的研究，国内外学者并未做出相应研究仅只有文献《Small
‑
Signal Modeling of Asymmetrical Half Bridge Flyback Converter》，Conference Ces/ieee International Power Electronics&Motion Control Conference.IEEE,2006.，提出了该变换器主功路回路小信号模型以及峰值电流控制模式下系统电流内环小信号模型。值得注意的是电源的输出瞬态特性同样是一个不可忽略的性能指标。负载跳变引起的输出电压、电流过冲容易导致负载和供电电源的损坏。因此，研究低成本的具有高效率软开关拓扑和具有快速动态响应的控制策略具有重要意义。
[0004]因此，针对现有技术的不对称半桥反激变换器传统峰值电流控制电路的动态性能不佳的问题，亟需设计一种不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1：利用电压采样电路采集输出电压V
o
，并和参考输出电压V
ref
做差产生误差放大以及补偿电路输入信号，经过误差放大以及补偿电路输出电压信号V
PI
。
[0008]S2：利用电压采样电路采集输出电压V
o
作为输出电压增益模块K输入信号，经过增益模块K输出电压信号V
K
，将输出信号V
PI
与输出信号V
K
作差产生信号V
C
，该信号V
C
作为不对称半桥反激变换器峰值电流控制内环基准信号；
[0009]S3：利用励磁电流采样电路将谐振腔谐振电流I
LM
信号转化为电压信号V
S
，利用该信号与谐波补偿信号M
C
作加法运算得到的值与内环基准信号V
C
作比较后触发PWM信号控制不对称半桥反激变换器开关管开通与关断。
[0010]进一步的，上述不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法中，在上述S3中，不对称半桥反激变换器的开关管Q1和Q2接通和断开状态由感测到的电感电压V
S
和控制信号V
C
决定；V
S
是原边励磁电感电流转化得到的电压信号；当V
S
和谐波补偿信号M
C
之和等于V
C
时，Q1关闭，Q1的开启点处于恒定时刻，由控制器控制。
[0011]进一步的，上述不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法中，辅助开关管Q2的栅极信号与Q1互补。
[0012]进一步的，上述不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法中，在上述S2中，所述峰值电流控制内环基准信号不仅只是输出电压V
o
和给定输出电压V
ref
作差后经过误差放大以及补偿电路产生的电压信号V
PI
，还将包含输出电压V
o
经过增益模块K后产生的电压信号V
K
。
[0013]进一步的，上述不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法中，所述误差放大以及补偿电路、增益模块K、比较器、PWM模块、差值电路可全部集成在数字控制器中，或者由模拟电路的方式实现。
[0014]进一步的，上述不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法中，本方案中的变换器为不对称半桥反激变换器。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0016]1、本专利技术中的不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制电路完美保留了传统峰值电流控制对于输入电压的变化做出及时的反应的特点，在不增加任何器件的前提下自带原边开关管过流保护的性能。
[0017]2、本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用电压采样电路采集输出电压V
o
，并和参考输出电压V
ref
做差产生误差放大以及补偿电路输入信号，经过误差放大以及补偿电路输出电压信号V
PI
。S2：利用电压采样电路采集输出电压V
o
作为输出电压增益模块K输入信号，经过增益模块K输出电压信号V
K
，将输出信号V
PI
与输出信号V
K
作差产生信号V
C
，该信号V
C
作为不对称半桥反激变换器峰值电流控制内环基准信号；S3：利用励磁电流采样电路将谐振腔谐振电流I
LM
信号转化为电压信号V
S
，利用该信号与谐波补偿信号M
C
作加法运算得到的值与内环基准信号V
C
作比较后触发PWM信号控制不对称半桥反激变换器开关管开通与关断。2.根据权利要求1所述的一种不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法，其特征在于：在上述S3中，不对称半桥反激变换器的开关管Q1和Q2接通和断开状态由感测到的电感电压V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓东，郝陈军，姚涵桑，刘清茂，刘宿城，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：