【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，特别涉及一种谐振变换器的控制方法、系统及计算机设备。
技术介绍
1、在直流-直流变换器
，根据应用需求及电气隔离需要，将直流-直流变换器分为非隔离型直流变换器和隔离型直流变换器。而在电动汽车、数据中心、车载充电机等应用中，为了保护人身安全，均需求隔离型直流-直流变换器。llc谐振变换器作为一种典型的通过变压器实现电气隔离的隔离型软开关高效直流-直流变换器，在工业电子应用中颇具青睐。在任意负载工况，谐振变换器的原边侧开关管实现零电压开通zvs，副边侧整流二极管实现零电流关断zcs，具有结构简单，可磁集成、转换效率高、功率密度大等优点。
2、然而，在宽电压应用中，单独控制模式的llc谐振变换器的增益调节能力有限，难以满足高增益调节的宽输入或宽输出电压应用需求。
3、当采用单变频控制模式时，为了满足宽增益应用，需要其开关频率在一个很宽的范围内变化，这会导致系统的磁性元件很难设计，并且为了原边侧开关管实现零电压开通zvs，副边侧整流二极管实现零电流关断zcs，所以其增益只能大于1，限制其增益范围。
4、当采用单移相控制模式时，为了调节输出电压，如原边内移相，当增益范围很宽时，其移相比的变化范围会很大，会导致系统处于断续模式的时间增加，增加了不必要的环流损耗，效率降低，而且其增益只能小于1，限制增益范围；若单独副边内移相，其增益只能大于1，增益范围有限，并且随着增益的增加，移相角增加，变换器给负载传递能量的时间就越短，从而导致引起较大的谐振电流峰值，从而增加开关的电流应力。
5、单控制方案以无法满足宽增益的目标，为了提升谐振变换器的增益范围，相关研究学者、专利技术人分别提出了改进方法，其中shang-kay yang和hsien-kaiwang等人于2020年提出的专利《llc resonant converter,control.unit,and method of controlling thesame》，该专利为了实现宽增益范围，将原副边移相和副边移相控制方法混合使用，一定限度内提升了增益范围，但其增益范围仍然无法满足一些需要更宽增益的场合，若继续提升增益范围，需要改变移相角，移相角增大可能会造成更大的开关电流应力等的不良影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种谐振变换器的控制方法、系统及计算机设备，采用副边内移相、变频、原副边外移相三种控制方法相结合，有效的缩小频率调节范围、移相角度，提升增益调节能力，可以优化变压器的设计，在宽电压应用场合中提升变换器的转化效率和功率密度并且减小电流应力。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、第一方面，提供一种谐振变换器的控制方法，所述谐振变换器包括直流输入源vin、原边逆变开关电路、谐振腔、变压器、副边整流电路和滤波输出电路，其中，原边逆变开关电路包括原边第一开关管q1、原边第二开关管q2、原边第三开关管q3、原边第四开关管q4，副边整流电路包括副边第一整流开关管s1、副边第二整流开关管s2、副边第三整流开关管s3、副边第四整流开关管s4；
4、所述控制方法包括原副边外移相控制模式、变频控制模式和副边内移相控制模式三个控制模式，所述控制方法包括如下步骤：
5、检测输出电压信号或输出电流信号经过运算得到反馈控制量vfb；
6、判定反馈控制量vfb是否处于第一区间u1、第二区间u2或第三区间u3；
7、当判定反馈控制量vfb处于第一区间u1时，采用原副边外移相控制模式，控制副边第一整流开关管s1相对于原边第一开关管q1进行移相，根据反馈控制量vfb的大小调节副边第一整流开关管s1的驱动脉冲与原边第一开关管q1的驱动脉冲之间的外移相角φ；
8、当判定反馈控制量vfb处于第二区间u2时，采用变频控制模式，控制所有开关管驱动脉冲的开关频率，根据反馈控制量vfb的大小调节所有开关管的驱动脉冲的开关频率f；
9、当判定反馈控制量vfb处于第三区间u3时，采用副边内移相控制模式，控制副边第三开关管s3相对于副边第一开关管s1进行移相，根据反馈控制量vfb的大小调节副边第三开关管s3的驱动脉冲与副边第一开关管s1的驱动脉冲之间的内移相角θ。
10、优选地，原边第一开关管q1、原边第四开关管q4共用同一个驱动脉冲，且占空比均为50％(忽略死区时间)；原边第一开关管q1与原边第二开关管q2的驱动脉冲互补导通，且原边第三开关管q3与原边第四开关管q4的驱动脉冲互补导通；副边第一整流开关管s1、副边第四整流开关管s4共用同一个驱动脉冲，占空比均为50％(忽略死区时间)，且副边第一开关管s1与副边第二开关管s2的驱动脉冲互补导通，副边第三整流开关管s3与副边第四整流开关管s4的驱动脉冲互补导通。
11、优选地，外移相角φ的调节范围为大于或等于第一参考原副边外移相角φ1且小于或等于第二参考原副边外移相角φ2。
12、优选地，开关频率f的调节范围为大于或等于第一参考频率f1且小于或等于第二参考频率f2。
13、优选地，内移相角θ的调节范围为大于或等于第一参考副边内移相角θ1且小于或等于第二参考内移相角θ2。
14、优选地，当反馈控制量vfb处于第一区间u1时，开关频率f与内移相角θ保持不变，外移相角φ随反馈控制量vfb的增大而减小。
15、优选地，当反馈控制量vfb处于第二区间u2时，外移相角φ与内移相角θ保持不变，开关频率f随反馈控制量vfb的增大而减小。
16、优选地，当反馈控制量vfb处于第三区间u3时，开关频率f与外移相角φ保持不变，内移相角θ随反馈控制量vfb的增大而增大。
17、优选地，所述控制方法还包括burst控制模式，当判定反馈控制量处于第零区间u0时，采用burst控制模式控制原边逆变开关电路和副边整流电路。
18、优选地，在burst控制模式时，若干个周期内只输出一个驱动脉冲。
19、第二方面，提供一种谐振变换器的控制系统，所述谐振变换器包括直流输入源vin、原边逆变开关电路、谐振腔、变压器、副边整流电路和滤波输出电路，其中，原边逆变开关电路包括原边第一开关管q1、原边第二开关管q2、原边第三开关管q2、原边第四开关管q4，副边整流电路包括副边第一整流开关管s1、副边第二整流开关管s2、副边第三整流开关管s3、副边第四整流开关管s4；原边第一开关管q1、原边第四开关管q4共用同一个驱动脉冲，且占空比均为50％(忽略死区时间)；原边第一开关管q1与原边第二开关管q2的驱动脉冲互补导通，且原边第三开关管q3与原边第四开关管q4的驱动脉冲互补导通；副边第一整流开关管s1、副边第四整流开关管s4共用同一个驱动脉冲，占空比均为50％(忽略死区时间)，且副边第一开关管s1与副边第二开关管s2的驱动脉冲互补导通，副边第三整流开关管s3与副边第四整流开关管s4的驱动脉冲互补导通；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种谐振变换器的控制方法，所述谐振变换器包括直流输入源Vin、原边逆变开关电路、谐振腔、变压器、副边整流电路和滤波输出电路，其中，原边逆变开关电路包括原边第一开关管Q1、原边第二开关管Q2、原边第三开关管Q3、原边第四开关管Q4，副边整流电路包括副边第一整流开关管S1、副边第二整流开关管S2、副边第三整流开关管S3、副边第四整流开关管S4；
2.根据权利要求1所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，原边第一开关管Q1、原边第四开关管Q4共用同一个驱动脉冲，且占空比均为50％(忽略死区时间)；原边第一开关管Q1与原边第二开关管Q2的驱动脉冲互补导通，且原边第三开关管Q3与原边第四开关管Q4的驱动脉冲互补导通；副边第一整流开关管S1、副边第四整流开关管S4共用同一个驱动脉冲，占空比均为50％(忽略死区时间)，且副边第一开关管S1与副边第二开关管S2的驱动脉冲互补导通，副边第三整流开关管S3与副边第四整流开关管S4的驱动脉冲互补导通。
3.根据权利要求1所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，外移相角φ的调节范围为大于或等于第一参考原副边外移相角φ1且小于或
4.根据权利要求1所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，开关频率f的调节范围为大于或等于第一参考频率f1且小于或等于第二参考频率f2。
5.根据权利要求1所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，内移相角θ的调节范围为大于或等于第一参考副边内移相角θ1且小于或等于第二参考内移相角θ2。
6.根据权利要求3所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，当反馈控制量VFB处于第一区间U1时，开关频率f与内移相角θ保持不变，外移相角φ随反馈控制量VFB的增大而减小。
7.根据权利要求4所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，当反馈控制量VFB处于第二区间U2时，外移相角φ与内移相角θ保持不变，开关频率f随反馈控制量VFB的增大而减小。
8.根据权利要求5所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，当反馈控制量VFB处于第三区间U3时，开关频率f与外移相角φ保持不变，内移相角θ随反馈控制量VFB的增大而增大。
9.根据权利要求1-8任一项所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括Burst控制模式，当判定反馈控制量处于第零区间U0时，采用Burst控制模式控制原边逆变开关电路和副边整流电路。
10.根据权利要求9所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，在Burst控制模式时，若干个周期内只输出一个驱动脉冲。
11.一种谐振变换器的控制系统，所述谐振变换器包括直流输入源Vin、原边逆变开关电路、谐振腔、变压器、副边整流电路和滤波输出电路，其中，原边逆变开关电路包括原边第一开关管Q1、原边第二开关管Q2、原边第三开关管Q2、原边第四开关管Q4，副边整流电路包括副边第一整流开关管S1、副边第二整流开关管S2、副边第三整流开关管S3、副边第四整流开关管S4；原边第一开关管Q1、原边第四开关管Q4共用同一个驱动脉冲，且占空比均为50％(忽略死区时间)；原边第一开关管Q1与原边第二开关管Q2的驱动脉冲互补导通，且原边第三开关管Q3与原边第四开关管Q4的驱动脉冲互补导通；副边第一整流开关管S1、副边第四整流开关管S4共用同一个驱动脉冲，占空比均为50％(忽略死区时间)，且副边第一开关管S1与副边第二开关管S2的驱动脉冲互补导通，副边第三整流开关管S3与副边第四整流开关管S4的驱动脉冲互补导通；
12.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-10中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种谐振变换器的控制方法，所述谐振变换器包括直流输入源vin、原边逆变开关电路、谐振腔、变压器、副边整流电路和滤波输出电路，其中，原边逆变开关电路包括原边第一开关管q1、原边第二开关管q2、原边第三开关管q3、原边第四开关管q4，副边整流电路包括副边第一整流开关管s1、副边第二整流开关管s2、副边第三整流开关管s3、副边第四整流开关管s4；
2.根据权利要求1所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，原边第一开关管q1、原边第四开关管q4共用同一个驱动脉冲，且占空比均为50％(忽略死区时间)；原边第一开关管q1与原边第二开关管q2的驱动脉冲互补导通，且原边第三开关管q3与原边第四开关管q4的驱动脉冲互补导通；副边第一整流开关管s1、副边第四整流开关管s4共用同一个驱动脉冲，占空比均为50％(忽略死区时间)，且副边第一开关管s1与副边第二开关管s2的驱动脉冲互补导通，副边第三整流开关管s3与副边第四整流开关管s4的驱动脉冲互补导通。
3.根据权利要求1所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，外移相角φ的调节范围为大于或等于第一参考原副边外移相角φ1且小于或等于第二参考原副边外移相角φ2。
4.根据权利要求1所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，开关频率f的调节范围为大于或等于第一参考频率f1且小于或等于第二参考频率f2。
5.根据权利要求1所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，内移相角θ的调节范围为大于或等于第一参考副边内移相角θ1且小于或等于第二参考内移相角θ2。
6.根据权利要求3所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，当反馈控制量vfb处于第一区间u1时，开关频率f与内移相角θ保持不变，外移相角φ随反馈控制量vfb的增大而减小。
7.根据权利要求4所述的谐振变换器的控制方法，其特征在于，当反馈控...
【专利技术属性】
技术研发人员：田泽宇，吴辉，李永昌，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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