全桥LLC谐振变换器的混合式控制策略.pdfVIP

全桥LLC谐振变换器的混合式控制策略

一、本文概述

随着电力电子技术的快速发展，谐振变换器因其高效率、高功率

密度等优点在电力转换领域得到了广泛应用。全桥LLC谐振变换器作

为一种重要的谐振变换器拓扑，其结合了LLC谐振变换器的高效率和

全桥拓扑的高功率密度，成为了众多应用场合的首选。然而，随着应

用需求的不断提高，全桥LLC谐振变换器的控制策略也需要不断优化，

以适应更复杂的运行环境和更高的性能要求。

本文旨在研究全桥LLC谐振变换器的混合式控制策略。混合式控

制策略结合了传统的模拟控制和数字控制的优点，通过灵活调整控制

参数，实现对全桥LLC谐振变换器的精确控制。本文首先分析了全桥

LLC谐振变换器的工作原理和特性，然后详细介绍了混合式控制策略

的设计和实现过程，并通过仿真和实验验证了混合式控制策略的有效

性和优越性。

本文的研究不仅有助于提升全桥LLC谐振变换器的性能，还为其

他类型的谐振变换器的控制策略设计提供了有益的参考。通过深入研

究混合式控制策略，可以为电力转换领域的技术进步和产业发展做出

积极的贡献。

二、全桥LLC谐振变换器的基础理论

全桥LLC谐振变换器是一种在电力电子领域广泛应用的高效能

量转换装置。其基础理论主要涉及谐振原理、功率传输和调制策略等

方面。全桥LLC谐振变换器主要由全桥逆变电路、LLC谐振网络和整

流滤波电路三部分组成。

全桥逆变电路的作用是将直流电源转换为高频交流电源，通过四

个开关管的交替导通和关断，形成桥式逆变输出。LLC谐振网络是全

桥LLC谐振变换器的核心部分，它包括谐振电感、谐振电容和变压器。

在谐振频率下，谐振电感和谐振电容形成谐振回路，使得变换器在谐

振点处具有较高的电压增益和较小的无功功率损耗。同时，变压器负

责实现电压和电流的匹配，以及电气隔离。

在功率传输方面，全桥LLC谐振变换器通过调整开关管的占空比

和频率，实现输入和输出电压的匹配。当变换器工作于谐振状态时，

其电压增益和效率达到最优。全桥LLC谐振变换器还采用了调制策略，

如脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM），以实现对输出电压

的精确控制。

全桥LLC谐振变换器的基础理论涉及谐振原理、功率传输和调制

策略等方面。在实际应用中，需要综合考虑这些因素，以实现变换器

的高效、稳定和可靠运行。

三、传统控制策略的分析与评估

全桥LLC谐振变换器在电力电子系统中占据重要地位，其控制策

略的选择直接影响到系统的效率和稳定性。传统控制策略，如电压控

制、电流控制以及PWM（脉冲宽度调制）控制等，在LLC谐振变换器

的应用中各有优缺点。

电压控制策略主要关注输出电压的稳定，通过调整开关管的占空

比来实现对输出电压的精确控制。然而，在LLC谐振变换器中，电压

控制策略在轻载时可能导致效率下降，因为需要维持较高的开关频率

以维持输出电压稳定。电压控制策略对电路参数的变化较为敏感，需

要精确的参数匹配和校准。

电流控制策略则通过调整开关管的电流来实现对输出电压的调

节。在LLC谐振变换器中，电流控制策略在轻载时具有较好的效率表

现，因为可以通过降低开关频率来减少开关损耗。然而，电流控制策

略的实现相对复杂，需要精确的电流检测和反馈电路，增加了系统的

成本和复杂性。

PWM控制策略是一种常用的数字控制方法，通过调整开关管的开

关频率来实现对输出电压的调节。PWM控制策略具有实现简单、稳定

性好等优点，在LLC谐振变换器中得到了广泛应用。然而，传统的

PWM控制策略在应对负载变化时可能存在动态响应慢的问题，需要进

一步优化和改进。

传统控制策略在全桥LLC谐振变换器中的应用各有优缺点，需要

根据具体的应用场景和需求进行选择和优化。为了进一步提高LLC谐

振变换器的效率和稳定性，需要研究新型的混合式控制策略，结合不

同控制策略的优点，实现更高效、更稳定的控制效果。

四、混合式控制策略的设计与实施

针对全桥LLC谐振变换器的特性，本文提出了一种混合式控制策

略，该策略结合了电压模式控制和电流模式控制的优点，旨在提高变

换器的效率、稳定性和动态响应。

混合式控制策略的设计核心在于根据变换器的工作状态，动态地

选择适当的控制模式。在轻载或空载状态下，为减小开关损耗，优先

选择电压模式控制，通过调整占空比来维持输出电压的稳定。在重载