基于全桥CLLC拓扑的DC-DC变换器优化控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于全桥CLLC拓扑的DC

【技术实现步骤摘要】
基于全桥CLLC拓扑的DC
‑
DC变换器优化控制方法


[0001]本专利技术属于燃料电池DCDC控制器领域，尤其涉及一种基于全桥CLLC拓扑的DC
‑
DC变换器优化控制方法。

技术介绍

[0002]全桥CLLC拓扑可以实现升降压变换，具有宽范围电压输出的特点，其电感和电容的谐振易于实现软开关，被广泛应用于新能源产品中，如电动汽车的车载充电机和燃料电池隔离DC
‑
DC变换器。
[0003]现有的全桥CLLC拓扑的控制方式通常采用脉冲频率调制(PFM)方式进行数字PI控制，同步整流策略为副边整流管跟随原边驱动管动作，软起动策略为缓慢更新目标值进行环路调节。
[0004]现有的数字PI控制器有一个零极点和一个中低频零点。从应用于CLLC后的频率响应分析数据可知，零极点使得低频衰减很快，仅通过一个零点也很难使得中低频相位增加的同时以理想的斜率穿越0db，很难兼得较大的中低频增益和较慢的中低频相位衰减。
[0005]现有的同步整流策略为副边整流管跟随原边驱动管动作，面临着CLLC工作频率f
s
小于谐振频率f
r
时出现电流回灌的问题。
[0006]现有的软起动策略通过缓慢更新目标值进行环路调节，然而CLLC轻载时系统特性与其它工况相差较大，需要开发独立的控制环路参数。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种基于全桥CLLC拓扑的DC
‑
DC变换器优化控制方法。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种基于全桥CLLC拓扑的DC
‑
DC变换器优化控制方法，
[0010]一、独立的软起动控制
[0011]1、计算目标电压和电流；
[0012]2、设置PWM起始频率、占空比和死区时间；
[0013]3、减小死区时间；
[0014]4、判断死区时间是否调节至最小值；
[0015]5、死区时间满足最小值后，减小PWM频率；
[0016]6、判断PWM频率是否小于设定的最小值；
[0017]7、如果判断PWM频率小于设定的最小值，则启动故障，关闭PWM，设置故障类型，最后结束；
[0018]8、如果判断PWM频率没有小于设定的最小值，则判断输出电压或电流与目标值的差值是否小于规定值；
[0019]9、如果判断输出电压或电流小于目标值的差值规定值，则设置环路类型，环路起
始目标值和反馈值，最后结束；
[0020]10、如果判断输出电压或电流大于目标值的差值规定值，则反馈至步骤5进行重新判断；
[0021]二、三极点两零点数字控制
[0022]三极点两零点数字控制的差分方程为
[0023]y
n
＝A1*y
n
‑1+A2*y
n
‑2+B0*x
n
+B1*x
n
‑1+B2*x
n
‑2，
[0024]其中
[0025]y
n
为环路运算的输出结果；
[0026]x
n
为环路运算的误差信号；
[0027]n表示当前拍参数；
[0028]n
‑
1为对应前一拍参数；
[0029]n
‑
2为对应前两拍参数；
[0030]三、同步整流控制
[0031]同步整流分为两种工况
[0032]工况一，CLLC工作频率f
s
大于等于谐振频率f
r
时，副边整流管保持和原边开关管同步驱动；
[0033]工况二，CLLC工作频率f
s
小于谐振频率f
r
时，在次级电流开关管电流为零时刻，即谐振电流等于励磁电流时刻，提前关闭同步整流管，提前关断的时间为：
[0034][0035]优选地，所述的一种基于全桥CLLC拓扑的DC
‑
DC变换器优化控制方法，所述死区时间不满足最小值时，反馈至步骤3中直至满足死区时间的最小值。
[0036]优选地，所述的一种基于全桥CLLC拓扑的DC
‑
DC变换器优化控制方法，所述死区时间的最小值为500ns。
[0037]优选地，所述的一种基于全桥CLLC拓扑的DC
‑
DC变换器优化控制方法，所述数字控制采用输出电压环和输出电流环双环竞争方式，比较两个环路的计算结果，取相对较小值作为最终的工作频率。
[0038]借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：
[0039]本专利技术通过独立于环路的软起动控制避免了CLLC轻载时特性突变难以进行数字环路控制的问题，且起动到稳态的速率变得可控；三极点两零点数字控制则可以增大系统的中低频增益和稳定裕度；另外优化的同步整流策略可以有效避免副边电流回灌问题。
[0040]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0042]图1是本专利技术的软起动的流程；
[0043]图2是本专利技术三极点两零点数字控制器增益和相位特性；
[0044]图3是本专利技术基于三极点两零点数字控制器的双环竞争环路框图。
具体实施方式
[0045]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0046]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0047]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0048]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全桥CLLC拓扑的DC
‑
DC变换器优化控制方法，其特征在于：一、独立的软起动控制1、计算目标电压和电流；2、设置PWM起始频率、占空比和死区时间；3、减小死区时间；4、判断死区时间是否调节至最小值；5、死区时间满足最小值后，减小PWM频率；6、判断PWM频率是否小于设定的最小值；7、如果判断PWM频率小于设定的最小值，则启动故障，关闭PWM，设置故障类型，最后结束；8、如果判断PWM频率没有小于设定的最小值，则判断输出电压或电流与目标值的差值是否小于规定值；9、如果判断输出电压或电流小于目标值的差值规定值，则设置环路类型，环路起始目标值和反馈值，最后结束；10、如果判断输出电压或电流大于目标值的差值规定值，则反馈至步骤5进行重新判断；二、三极点两零点数字控制三极点两零点数字控制的差分方程为y
n
＝A1*y
n
‑1+A2*y
n
‑2+B0*x
n
+B1*x
n
‑1+B2*x
n
‑2，其中y
n
为环路运算的输出结果；x
n
为环路运算的误差信号；n...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，周洪雷，董震，董清华，杨梦军，
申请(专利权)人：苏州溯驭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：