跟随型PWM控制LLC变换器的分析与实现
LLC谐振变换器PWM控制策略和同步整流技术的研究
作者签名： 日 期：
南京航空航天大学硕士学位论文
摘
要
通信、航空航天、新能源发电技术的飞速发展使得开关电源得到了广泛的应用。而电力电 子装置小型化的趋势使得开关电源的功率密度要求日益提高。高频化是提高开关电源功率密度 的基本手段，但开关损耗的增加制约了效率的提高。为了降低高频化带来的高开关损耗，谐振 软开关技术被人们所提出，谐振变换器作为谐振软开关技术的载体而受到了人们越来越多的关 注。 相比于其他谐振变换器，LLC 谐振变换器在较宽输入和负载条件下均可实现原边开关管的 ZVS 开通和副边整流二极管的 ZCS 关断，效率的优势使其成为了开关电源研究的热点。LLC 谐振变换器常用的控制方式有变频控制（PFM）和 PWM 控制两种。变频控制效率较高，但频 率变化使得变换器磁性元件优化设计困难。PWM 控制电路结构简单，兼顾了变换器的调压和 限流性能，固定的工作频率有利于磁性元件的设计，可应用于一些输入电压范围不宽，要求电 路结构简单的场合。本文详细讨论了 PWM 控制全桥 LLC 谐振变换器的工作原理，采用时域分 析法分析了变换器的输入输出增益特性， 通过 Maple 计算得出输入输出电压关于占空比 D 的增 益曲线，同时分析了变换器谐振参数的敏感性，完成了 390V 输入、60V/60A 输出变换器样机 的参数设计，样机制作和实验验证。 此外，为了改善 PWM 控制 LLC 谐振变换器的效率特性，论文对 PWM 控制实验样机进行 了损耗分析，根据损耗分析结果提出采用变频与 PWM 相结合的复合控制策略和同步整流技术 减小变换器开关管导通损耗和二极管整流损耗。论文阐述了复合控制 LLC 谐振变换器工作原 理，详细分析了复合控制电路对 LLC 谐振变换器启动、调压、限流性能的改善，完成了复合控 制样机的设计制作和实验验证。最后，论文介绍了适用于 LLC 谐振变换器的同步整流技术，分 析了各方法的优缺点，选择适用于低压大电流样机的同步整流技术，进行了实验验证。 关键词： LLC 谐振变换器，PWM 控制，复合控制，同步整流
PWM控制LLC谐振变换器的单调性研究
PWM控制LLC谐振变换器的单调性研究包尔恒;王红涛;高军【摘要】In wide output voltage and load current range applications such as standard communication rectifier and electric vehicle charging module,etc.,since the non-monotonic phenomenon in high frequency region of the LLC resonant converter and limiting considering of the too high switching frequency,a simple frequency control is difficult to satisfy need,the usual approach is to introduce PWM control on the basis of PFM. Currently,the research about the monotonicity of LLC resonant converter in PWM control mode is rare. By simulation and experiment,the monotonicity of LLC resonant converter in PWM control and the nature of the non-monotonic behavior under particular duty cycle were researched,the range of non-monotonic duty cycle was tested. At last,the practical solution was introduced according to the experiment results.%在标准通信电源及电动汽车充电模块等宽范围输出电压及负载电流变化范围较大的应用场合,由于LLC谐振变换拓扑在高频区具有的不单调现象及实际应用中考虑开关频率的限制等情况,单纯的调频控制难以满足要求,常用的解决方案是在PFM控制的基础上特定条件下引入PWM控制.针对目前对PWM控制模式下LLC谐振变换器单调性分析并不多见的现状,对PWM控制LLC谐振变换器的单调性进行仿真及实验研究,分析了特定占空比下不单调现象的本质并测试了不单调占空比范围,最后根据实验结果给出了实用解决方案.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2017(047)006【总页数】4页(P28-31)【关键词】LLC谐振变换器;单调性;脉冲宽度调制;脉冲频率调制【作者】包尔恒;王红涛;高军【作者单位】广东水利电力职业技术学院自动化工程系,广东广州 510925;艾默生网络能源有限公司,广东深圳 518000;深圳麦格米特电气股份有限公司,广东深圳518057【正文语种】中文【中图分类】TM46在标准通信电源及电动汽车充电模块等宽输出电压范围及负载变化较大的应用中［1-2］，从LLC增益—频率特性曲线看，随着输出电压降低和负载减小，变换器的工作频率需要不断增加，尤其是由于追求高效率而将K值（励磁电感和谐振电感的比值）取值比较大的情况下［3-4］，低压轻载时（小Q值）的特性曲线在高频段将变得非常平坦（见图1），甚至可能由于寄生参数的存在使得曲线在高频段上翘，导致需要的开关频率无限高，频率对输出电压的调节作用大大减弱甚至频率对电压调节已经不起作用而引发电压稳定、纹波及杂音超标等一系列实际问题［5］。
PWM控制LLC谐振变换器的单调性研究
and electric vehicle charging module， etc.， since the non-monotonic phenomenon in high frequency region of the LLC to satisfy need， the usual approach is to introduce PWM control on the basis of PFM. Currently， the research about the were researched， the range of non-monotonic duty cycle was tested. At last， the practical solution was introduced according to the experiment results. Key words: LLC resonant converter； monotonicity； pulse width modulation； pulse frequency modulation monotonicity of LLC resonant converter in PWM control mode is rare. By simulation and experiment， the monotonicity
， 从
LLC 增益—频率特性曲线看， 随着输出电压降低 和负载减小， 变换器的工作频率需要不断增加， 尤其是由于追求高效率而将 K 值 （励磁电感和谐 振电感的比值） 取值比较大的情况下［3-4］， 低压轻 载时 （小 Q 值） 的特性曲线在高频段将变得非常 平坦 （见图 1） ， 甚至可能由于寄生参数的存在使 得曲线在高频段上翘， 导致需要的开关频率无限 28
跟随型PWM控制LLC变换器的分析与实现
２１ ０ １年 １ ０月
电 工 电 能 新 技 术
Ａｄ ａ ｃ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ｆＥｌ ｃｒｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎｇ ａ ｄ Ｅｎ ｒ ｙ ｖ ｎ ｅ ｃ ｏｏ ｙ ｏ ｅ ｔｉａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｎ ｅ ｇ
Ｖｏ ． ０．ＮＯ． １３ ４ Ｏｃ ． ２ １ ｔ ０１
跟 随型 Ｐ ＷＭ 控 制 Ｌ Ｃ变 换 器 的 分 析 与 实现 Ｌ
管 松 敏 张 超 于 锁 平 ， ， ，陈乾 宏
（ ．南京航 空航 天 大 学航 空 电源重 点 实验 室 ，江 苏 南京 ２ ０ １ ； １ １ ０ ６
２ ．立德 电子 （ 江苏 ） 限公 司 ，江 苏 镇 江 ２ ２ ０ ） 有 １０ ０ 摘要 ： Ｌ Ｌ Ｃ谐振 变换 器在输 出限流 时会 工作 于 Ｐ ＷＭ 控 制模 式 ， 而现 有 文 献缺 乏 对 Ｐ ＷＭ 控 制 Ｌ Ｃ Ｌ 谐振 变换 器 的分析 。为此 ， 文针 对 Ｌ Ｃ变换 器 ， 本 Ｌ 比较 了对 称 和 不 对称 Ｐ ＷＭ 控 制 策 略 ， 出 了一 提
供 电 电源 ， 进行 了主要 参数 设 计 ， 完成 了样机 的制 作 与 实验 。 实验 结 果 与 理论 分 析 一 致 ， 步 论 证 初
了该 新 型 Ｐ ＷＭ 控 制 策 略 应 用 于 Ｌ Ｃ谐 振 变 换 器 的 可 行 性 。 Ｌ
关键 词 ： Ｌ Ｌ Ｃ谐振 变换 器 ； ＷＭ 控 制 策略 ； 开 关 Ｐ 软
Ｌ Ｃ谐 振变 换 器 因其 拓扑 结 构 简 单 ， 频 工 作 时在 Ｌ 高
较 宽输 入 和负 载条 件 下 均 可 实 现 开 关 管 的 Ｚ Ｓ和 Ｖ 整 流二 极管 的 Ｚ Ｓ 具有 很高 的变换效 率 ， Ｃ， 而受 到越 来 越多 的 关 注 。 为 了实 现 整 流 二 极 管 的 Ｚ Ｓ Ｃ， Ｌ Ｃ谐 振 变换 器 的最 高 频 率 受 限 ， 最 低 输 出 电压 Ｌ 则 增 益确 定 ， 故其 提高 频 率实 现输 出 限流 的特性 不佳 ， 需要通过 Ｐ ＷＭ 控 制 方 法 来 实 现 输 出 限 流 。为 此 ， 献 ［ ］ 出一 种 复 合 控 制 策 略 改 善 Ｌ Ｃ变 换 文 ５提 Ｌ 器的 限流 特性 ： 即正 常情 况 下变 换 器 工 作 于变 频 模 式 以获得 高 效 率 ； 输 出过 流 时 切 入 Ｐ 当 ＷＭ 模 式 实 现 限 流 。现有 文献 缺乏 对 Ｐ ＷＭ 控制 Ｌ Ｃ谐振 变 换 Ｌ 器 的研究 。本 文 对采 用 对称 和不 对 称 Ｐ ＷＭ 控 制 策 略 的半桥 谐 振 变 换 器 的工 作 特 性 进 行 了分 析 与 比 较 ， 出 了一 种 新 型 的 Ｐ 提 ＷＭ 控 制 策 略一 随 Ｐ 跟 ＷＭ
llc谐振变换器轨迹控制软启动方法及实现研究
llc谐振变换器轨迹控制软启动方法及实现研究
近年来，随着电力电子技术的不断发展，LLC谐振变换器因其具有高效率、小体积、高置信度等优势而被广泛应用于电力电子系统中。
然而，在谐振变换器的启动过程中，由于谐振回路中存在大量存储能量，在开关管的开关瞬间会引起高电压、高电流的冲击，从而对开关管和负载器件产生极大的冲击，可能导致开关管损坏、负载器件烧毁等问题。
因此，对LLC谐振变换器进行软启动是必要的，本文针对LLC谐振变换器进行轨迹控制软启动方法及实现研究。
首先，本文介绍了LLC谐振变换器的基本原理及其控制方法。
其次，分析了LLC谐振变换器在启动过程中存在的问题，即输出电压暂态超调现象。
针对该问题，提出了基于轨迹控制的软启动方法：通过降低谐振回路的负载，控制谐振回路中的能量存储，使谐振回路中的电压及电流波形满足软启动条件，保证了LLC谐振变换器启动过程中输出的稳定性和可靠性。
最后，本文设计了LLC谐振变换器软启动电路，并进行了实验验证，验证结果表明，本文提出的轨迹控制软启动方法可以有效地消除LLC谐振变换器输出电压暂态超调现象，并提高了系统的启动稳定性和可靠性。
总之，本文针对LLC谐振变换器软启动进行了研究，提出了基于轨迹控制的软启动方法，并进行了实验验证，实验结果表明，该方法能够有效消除输出电压暂态超调现象，提高了系统的启动稳定性和可靠性，具有一定的实际应用价值。
PWM变换器跟踪控制技术概述
PWM 变换器跟踪控制技术概述PWM 变换器跟踪控制技术概述摘要：介绍了PWM 变换器跟踪控制技术的原理和研究进展。
对三种基本的PWM 跟踪控制⽅法作了对⽐分析，并简单介绍了⼏种跟踪控制的新⽅法。
关键词：PWM 变换器；跟踪控制；跟踪误差；开关频率1 引⾔ 脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation ，PWM ）变换技术作为电⼒电⼦技术的重要组成部分，已随着相关技术和产品的发展⼴泛应⽤到各种电⼒电⼦变换产品之中。
PWM ⽅法可分为开环调制和闭环跟踪控制两⼤类。
规则采样法和空间⽮量调制⽅法是最常⽤的开环调制⽅法。
PWM 跟踪控制就是把希望输出的电流或电压波形作为指令信号，把实际输出作为反馈信号，通过两者的瞬时值⽐较来决定逆变电路各功率开关器件的通断模式，使实际的输出动态跟踪指令信号变化。
PWM 跟踪控制属于⾮线性砰-砰控制的范畴，具有系统结构简单和响应速度快的显著优点。
由于PWM 跟踪控制⽅法属于闭环调制，因此其稳定性和输出控制精度受系统参数影响较⼩，具有很好的鲁棒性。
基本的跟踪控制⽅法包括滞环⽐较⽅法，定时⽐较⽅法和线性调节的三⾓载波⽐较⽅法。
滞环⽐较⽅法应⽤最为⼴泛，相关的学术研究也最多。
严格地说，线性调节的三⾓载波⽐较不属于跟踪控制，但是通常都把它归于跟踪控制。
本⽂⾸先概述了三种基本的跟踪控制⽅法的原理和优缺点，然后简单介绍了跟踪控制⽅法的最新研究进展。
2 ⼏种常⽤PWM 跟踪控制原理 跟踪控制法中常⽤的有滞环⽐较⽅式、定时⽐较⽅式和线性调节的三⾓载波⽐较⽅式。
跟踪控制的输出可以是电流，也可以是电压。
A 滞环⽐较⽅式 图1给出了采⽤滞环⽐较⽅式的PWM 电流跟踪控制单相桥式逆变电路原理⽰意图。
图2给出了其跟踪输出PWM 波形uo 和输出电流io 波形。
如图1所⽰，把指令电流ir 和实际电流if 的偏差e=ir-if 作为带有滞环特性的⽐较器的输⼊，通过其输出来控制功率器件V1、V2、V3和V4的通断。
跟随型PWM控制LLC变换器的分析与实现
3.
跟随型 PWM 控制 LLC 变换器工作原理
由公式 1 可知，占空比大小影响副边整流二级管 软开关特性，下面以占空比的范围来具体分析变换器 的工作原理。
Vg1
Vc1
t
Vg2
t
t
图6
跟随驱动实现示意图
3.1 D ⋅ T ≥
Tr 时变换器工作模态 2 该工作状态下，变换器一个开关周期共有 7 个工
Q1 D1
+
模态 6
Q1 D1
+
C2
C2
A Vin Cr Lr
ir im
Lm * vp
Tr
* DR1
+ Vect _ Cf RLd
A Vin Cr Lr
ir im
Lm * vp
Tr
* DR1
+ Vect _ Cf RLd
Q2 B
+
D2
C2
* DR2
Q2 B
+
D2
C2
* DR2
模态 7 图7 PWM LLC 变换器工作模态
T D ⋅ T ≥ r = π ⋅ Lr ⋅ Cr 2
t=0
图 3(a)对称控制
Vg Vg1 Vg1
图 3(b)不对称控制
t
Vg2 Vg2
t=0
t=T
t
图4
Vg1 R2 R1 NPN MOS1 R3 MOS2 C1 PNP Vg1 VCC
跟随 PWM 驱动
Vref Vcc Vg1
（1）
传统的 PWM 控制 LLC 谐振变换器有对称控制和 不对称控制两种驱动方式，驱动波形如图 3 所示。 对称控制上下管严格对称工作， 电路无偏磁现象。 但开关管死区时间不定，很难利用变压器漏感和开关 管结电容实现开关管的 ZVS[7]，并且仅当开关管开通 时间满足公式 1 时，可实现副边整流二极管的 ZCS。 不对称控制可利用变压器的漏感和开关管的结电 容实现开关管的 ZVS， 但副边整流二极管的 ZCS 难以 实现，且变压器受直流偏磁影响严重，动态工作过程 中容易饱和[8]。 为兼顾变换器的软开关及变压器的偏磁特性，本 文提出了跟随 PWM 控制策略， 如图 4。 试图通过变换 器的谐振特性及漏感实现开关管下管的 ZVS，并且当 开关管开通时间满足公式 1 时，实现副边整流二级管 的 ZCS。 2.2 跟随型 PWM 控制策略的实现 跟随 PWM 驱动即上管驱动与下管驱动只间隔一 定的死区时间，并且两驱动占空比相同。实验中利用 芯片产生上管驱动 Vg1， 由模拟电路产生下管驱动 Vg2， 电路原理如图 5 所示。 三极管与 MOS 管构成恒流电路，实现对电容 C1 的线性充放电。当 Vg1 高电平时，NPN 管导通，MOS1 = id kn (VGS − VTN ) 2 ，其中 工作于饱和区，其漏源电流 kn 为与其内部构造有关的常数、VTN 为阀值电压。VGS
双向llc变换器设计控制方法
双向 LLC 变换器控制方法目录1. 概述2. 双向 LLC 变换器设计3. 控制方法3.1 基于 PWM 控制的双向 LLC 变换器3.2 基于谐振控制的双向 LLC 变换器4. 实验结果与讨论5. 结论6. 参考文献1. 概述双向 LLC 变换器是一种可以实现电能的双向传输的电力电子设备，它在许多领域具有重要的应用价值。
在实际工程中，双向 LLC 变换器的设计和控制方法对其性能和效率有着至关重要的影响。
本文将探讨双向 LLC 变换器的设计和控制方法，以期为相关研究和工程实践提供参考。
2. 双向 LLC 变换器设计双向 LLC 变换器是由两个电感、一对电容和一对开关器件组成的电力电子转换器。
它具有高效、高密度和高性能的特点，适用于电动汽车、太阳能发电系统、储能系统和电网互联等应用场景。
在双向 LLC 变换器的设计中，需考虑输入电压范围、输出电压范围、功率因数、谐波性能等多种因素，并结合实际的工程需求进行综合考虑和优化设计。
3. 控制方法在双向 LLC 变换器的应用中，常见的控制方法主要包括基于 PWM 控制的方法和基于谐振控制的方法。
3.1 基于 PWM 控制的双向 LLC 变换器基于 PWM 控制的双向 LLC 变换器通过调节开关器件的占空比，来实现对电压和电流的精确控制。
该方法具有快速动态响应、稳定的性能和较高的控制精度等优点，适用于要求严格控制的应用场景。
其控制流程主要包括输入侧电压控制和输出侧电压控制两部分，通过合理的控制策略可以实现双向 LLC 变换器的良好性能。
3.2 基于谐振控制的双向 LLC 变换器基于谐振控制的双向 LLC 变换器利用谐振电路的特性来实现对输出电压的控制，具有零电压切换、零电流切换和高效等特点。
该方法适用于要求高效率和高频率操作的应用场景。
其控制流程主要包括谐振电路的设计和参数调节两部分，通过合理的谐振拓扑和参数设计可以实现双向 LLC 变换器的高效运行。
4. 实验结果与讨论在实际的实验和仿真中，基于 PWM 控制和基于谐振控制的双向 LLC 变换器均取得了良好的控制效果。
PWM控制LLC谐振变换器一种常见MOSFET失效分析及对策
PWM控制LLC谐振变换器一种常见MOSFET失效分析及对策包尔恒;邓桂芳;何玲;周小义【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2018(041)003【摘要】In wide output voltage and load range applications,since the non-monotonic phenomenon in high frequency region of the LLC resonant converter and considering of limiting the too high switching frequency,a simple frequency control is difficult to satisfy need and the usual approach is to introduce PWM control on the basis of PFM. The LLC resonant converter exists such a operating state under certain conditions of PWM control mode,that is,during body diode reverse recovery of the upper MOSFET of bridge circuit,the lower MOSFET is turned on simultaneously,the instantaneous pass-through phenomenon will cause excessive voltage and current stress and lead to MOSFET failure. The mechanism failure is analyzed,the solution is proposed and makes experimental tests are made and get real results.%在宽范围输出电压及负载变化范围较大的应用场合,LLC谐振变换拓扑的高频区不单调现象及考虑过高开关频率的限制,单纯的调频控制难以满足要求,业界常用的解决方案是在PFM基础上引入PWM控制.这种混合控制模式的LLC电路在PWM工作模态特定条件下桥式电路出现的"上管MOSFET体二极管反向恢复、下管开通"的瞬时直通现象将引起MOSFET电压电流应力超标而失效.分析了失效模式机理、提出了解决方案并进行了实验验证.【总页数】4页(P621-624)【作者】包尔恒;邓桂芳;何玲;周小义【作者单位】广东水利电力职业技术学院自动化工程系,广州510925;广东水利电力职业技术学院自动化工程系,广州510925;广东水利电力职业技术学院自动化工程系,广州510925;珠海英搏尔电气股份有限公司,广东珠海519085【正文语种】中文【中图分类】TM46【相关文献】1.一种电磁接触器主触头断开压降失效分析及对策 [J], 张淑红2.煤巷锚杆锚索支护匹配失效分析及控制对策 [J], 梁建军3.GEC低压交流配电盘常见失效原因分析及对策 [J], 贺吉昌4.深部大断面煤巷支护失效分析及控制对策 [J], 赵根文5.一种基于Burst-PWM混合控制的LLC谐振变换器宽电压范围输出策略 [J], 石林; 刘邦银; 段善旭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
LLC原理分析完整版
fS 1 K
f fS f f0
f0 f fS
f fS
Gdc 1
感性阻抗和ZVS
Gdc 1 Gdc 1
直流特征
Lr
Qs
Cr RL
•增益最大值随负载变化。轻载时，最大值与Lm+Lr与Cr旳谐振频率接近。 负载变重时，最大值向Lr与Cr旳谐振频率接近。 •开关频率在f1附近时，增益几乎不随负载变化。 •增益特征能够是升压模式或降压模式。 •当负载变轻时，电路特征更像PRC, 负载加重时, 将向SRC变化。
4
3
Q =0.3
K =1
3
Q =0.3
K =2
2
0.5
2Байду номын сангаас
1
1
2
0.5
1
1
2
4
0
0
1
2
N orm alized Frequency f/fs
4
00
0.5
1
1.5
2
N orm alized Frequency f/fs
DC 变换率:
Gdc
Vo Vin / 2
Gac
最大变换率时旳频率： f 0
1
(LS LP )CS
LLC谐振电路
姜礼节
LLC 谐振变换器
LLC 谐振变换器属于半桥构造，电感Lr,Lm和电容Cr构成LLC谐振网 络。
两个谐振频率：
f1 2
1 Lr Cr
1
f2 2 (Lm Lr )Cr
阶段1 (t0 to t1):
在t0时刻，Q2关断，原边电流流过Q1体二极管。 原边电流 I_Lr比I_Lm上升快。 Lr与Cr之间开始串联谐振。输出电流开始上升。 因为Q1旳体二极管导通，Q1能够零电压导通。
LLC谐振变换器PWM控制策略和同步整流技术的研究
LLC谐振变换器PWM控制策略和同步整流技术的研究一、概述随着电力电子技术的快速发展，高效率、高功率密度的电源变换器在各个领域的应用越来越广泛。
LLC谐振变换器作为一种高效、高功率密度的电源变换器，其在实际应用中受到了广泛关注。
LLC谐振变换器的控制策略和整流技术对其性能有着重要影响。
研究LLC谐振变换器的PWM控制策略和同步整流技术对于提高电源变换器的效率和稳定性具有重要意义。
PWM（脉冲宽度调制）控制策略是LLC谐振变换器中的一种重要控制方式。
通过调节PWM信号的占空比，可以有效地控制LLC谐振变换器的输出电压和电流，从而实现对其性能的精确控制。
同时，PWM 控制策略还可以提高LLC谐振变换器的动态响应能力，使其能够快速适应负载变化。
同步整流技术是一种提高整流效率的有效方法。
传统的整流电路通常采用二极管作为整流元件，但由于二极管的导通压降较大，会导致整流效率较低。
而同步整流技术则采用MOSFET等低导通压降的开关器件代替二极管，从而大大降低了整流损耗，提高了整流效率。
本文旨在研究LLC谐振变换器的PWM控制策略和同步整流技术，通过理论分析和实验验证，探索出更为高效、稳定的控制方法和整流技术，为LLC谐振变换器的实际应用提供理论支持和实验依据。
同时，本文的研究结果也可以为其他类型的电源变换器的控制策略和整流技术的研究提供参考和借鉴。
1. LLC谐振变换器的概述LLC谐振变换器是一种高效、高功率密度的电力转换装置，近年来在电力电子领域得到了广泛的研究和应用。
作为一种谐振变换器，LLC以其独特的拓扑结构和控制方式，实现了在宽负载范围内的高效、稳定运行。
其基本原理基于谐振原理进行电压和电流的变换，主要由初级电感(L)、谐振电感(Lr)和谐振电容(Cr)组成，形成一个LLC谐振网络。
在正常工作过程中，该谐振网络会在特定的频率下发生谐振，实现输入电压到输出电压的转换。
LLC谐振变换器的特点之一是能够实现开关管的零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS），从而有效减小开关损耗，提高变换器的效率。
跟踪型PWM逆变器
电流跟踪PWM（CFPWM）三相桥式逆变器设计电流跟踪型PWM控制技术室基于反馈控制的思想，其基本思路是将一个正弦波电流给定信号与变频器输出电流的实测信号相比较，若实际电流值大于i，则通过变频器开关器件的动作使之减小；反之，则使之增加。
使实际输出电流围绕着给定的正弦波电流作锯齿形变化，即输出电流跟踪给定电流；与此同时，逆变器输出的电压波形成为PWM波。
一般来讲，电流跟踪型PWM控制技术在变频器控制中较多被采用，具体有以下一些优点。
（1）变频器输出的电流波形好，谐波小，因而谐波损耗小，转矩脉动小。
（2）电流响应和转矩响应比较快。
（3）有效地限制瞬时峰值电流，对变频器运行安全有利，也能使变频器容量和电力半导体器件容量得到充分利用。
（4）可以减小中间直流环节电压波动对系统性能的不良影响。
（5）使用电机的电流模型，简化了控制电路和软件算法的复杂程度。
（6）电流控制时对电动机参数不敏感，电动机参数变化时，电流也能得到很好的控制，电流不会产生振荡。
（7）电动机的各相绕组电流可独立控制，因而可适用于绕组不对称电动机和单相电动机。
（8）电流跟踪控制直接控制电动机的电流，而转差控制技术和矢量控制技术等通过控制电流更容易实现，因此可以说电流跟踪控制是实现转差控制及矢量控制的基础。
（9）由于电流跟踪控制的变频调试系统有恒流作用，当电源瞬低、瞬停时也不会发生电流冲击。
因此特别适用于小吨位的工矿机车等一台变频器供给一台电动机的传动系统。
1 电流跟踪型PWM控制基本原理电流跟踪控制的原理框图如图1.1所示。
图中，i_ref为给定的参考正弦电流，i为实测的反馈电流，则为电流偏差。
图1.1 电流跟踪控制原理框图1.1 滞环宽度控制法具体地实现电流跟踪控制有许多不同的方法，主要有两种：滞环宽度控制法和定时比较判断法。
滞环宽度控制法中电流控制通常是生成一个正弦波电流信号作为电流给定信号，将它与实际检测到的逆变器输出电流信号进行比较，再经滞环比较器去触发或关断逆变器的响应开关器件，使实际电流跟踪给定电流的变化。
在数字控制系统中实现llc变换器的电流模式控制的思考-概述说明以及解释
在数字控制系统中实现llc变换器的电流模式控制的思考-概述说明以及解释1.引言1.1 概述:LLC变换器作为一种高效、稳定的DC-DC转换器，广泛应用于电力电子领域，特别是在服务器电源、电动汽车充电桩等领域具有重要意义。
而在LLC变换器的控制方法中，电流模式控制是一种常见且有效的方式，它能够保证系统的稳定性和性能。
本文旨在探讨在数字控制系统中实现LLC变换器的电流模式控制的方法和技术。
通过分析LLC变换器的工作原理和电流模式控制的基本理论，探讨如何在数字控制系统中实现这一控制方法。
同时，文章将介绍实现LLC 变换器电流模式控制的关键技术、优势与挑战，并展望未来在这一领域的发展方向。
通过本文的研究，将有助于提高LLC变换器在实际应用中的性能和稳定性。
1.2 文章结构文章结构部分主要描述了本文的章节和内容安排。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述中，将介绍本文所要讨论的主题-在数字控制系统中实现LLC变换器的电流模式控制，并引出相关背景和重要性。
文章结构部分即本部分，将简要介绍本文的章节组成和内容安排。
目的部分将说明本文的写作目的和目标。
正文部分分为LLC变换器简介、电流模式控制原理和数字控制系统中的应用三个小节。
LLC变换器简介将从基本原理、结构和工作特点入手，介绍LLC变换器的基本概念。
电流模式控制原理部分将详细探讨电流模式控制的原理和实现方法。
数字控制系统中的应用将阐述如何通过数字控制系统实现LLC变换器的电流模式控制。
结论部分包括实现LLC变换器电流模式控制的关键技术、优势与挑战和未来展望三个小节。
实现LLC变换器电流模式控制的关键技术将总结实现该控制方法的关键技术和要点。
优势与挑战部分将分析该方法的优势和可能遇到的挑战。
未来展望部分将展望该方法在未来的发展方向和应用前景。
1.3 目的:本文的目的是探讨在数字控制系统中实现LLC变换器的电流模式控制的相关技术和方法。
在数字控制系统中实现llc变换器的电流模式控制的思考
在数字控制系统中实现llc变换器的电流模式控制的思考全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：在数字控制系统中实现LLC变换器的电流模式控制是一项具有挑战性的任务。
LLC变换器是一种结构复杂、性能优越的电力转换器，具有高效率、高稳定性和低电磁干扰等优点。
在实际应用中，为了更好地控制LLC变换器的输出电流，需要借助数字控制系统来实现电流模式控制。
我们需要了解LLC变换器的工作原理。
LLC变换器通常由一个电感、一个电容和三个开关器件组成。
在工作过程中，开关器件会周期性地开关，从而实现能量的传递和转换。
电压和电流的波形在LLC变换器中呈现出正弦波形，因此可以减小谐波和噪声，提高输出电压的质量。
为了实现电流模式控制，我们可以采用传统的模拟控制方法，也可以借助数字控制系统来实现。
传统的模拟电流控制方法需要大量的元器件和调试工作，而且难以实现精确的控制和调节。
更多的研究和应用开始关注数字控制系统在LLC变换器中的应用。
在数字控制系统中实现电流模式控制的关键是设计合适的控制算法。
常用的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法和神经网络控制算法等。
PID控制算法是应用最为广泛的一种算法，通过对比实际电流和期望电流的差值，调整输出电流的大小，从而实现电流的稳定性和准确性。
除了控制算法，数字控制系统中的采样频率、控制周期和输出电流反馈等参数也对电流模式控制的效果产生影响。
采样频率越高，系统的响应速度越快，但也会增加系统复杂性和成本。
控制周期的选择需要综合考虑系统的稳定性和动态性能，通常会根据实际需求来确定。
输出电流反馈可以帮助系统实时监测输出电流的波形，从而及时调整控制算法，提高系统的稳定性和精度。
在实际应用中，数字控制系统中实现电流模式控制还需要考虑安全性和可靠性等因素。
在设计控制系统时，需要对系统的硬件和软件进行充分测试和验证，确保系统能够正常工作，并能够应对各种异常情况。
还需要考虑电流传感器的选型和校准，以确保能够准确地监测输出电流的大小和波形。
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跟随型PWM控制LLC变换器的分析与实现管松敏;张超;于锁平;陈乾宏【摘要】LLC resonant converter will work with PWM control mode during current-limiting condition. But few literatures address the characteristics of LLC resonant converter with PWM control mode. In this paper, symmetrical PWM control strategy and asymmetrical PWM control strategy are discussed and a novel PWM control strategy is proposed. Based on the illustration of the operating principles, the soft-switching characteristic of the duty cycle is analyzed in detail. The results of analysis and experiment on a 48V/480W converter verify that this control scheme could realize the soft-switch control under the constant duty cycle to the converter.%LLC谐振变换器在输出限流时会工作于PWM控制模式,而现有文献缺乏对PWM控制LLC谐振变换器的分析.为此,本文针对LLC变换器,比较了对称和不对称PWM控制策略,提出了一种新型的PWM控制策略-跟随PWM控制.论文分析了其工作原理,讨论了占空比大小对变换器软开关特性的影响,给出了控制策略的实现方法.最后针对350V ～400V输入、48V/480W输出的供电电源,进行了主要参数设计,完成了样机的制作与实验.实验结果与理论分析一致,初步论证了该新型PWM控制策略应用于LLC谐振变换器的可行性.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2011(030)004【总页数】6页(P40-45)【关键词】LLC谐振变换器;PWM控制策略;软开关【作者】管松敏;张超;于锁平;陈乾宏【作者单位】南京航空航天大学航空电源重点实验室,江苏南京210016;南京航空航天大学航空电源重点实验室,江苏南京210016;立德电子(江苏)有限公司,江苏镇江212000;南京航空航天大学航空电源重点实验室,江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】TM13高频化是开关电源的发展方向［1］，变频控制LLC谐振变换器因其拓扑结构简单，高频工作时在较宽输入和负载条件下均可实现开关管的ZVS和整流二极管的ZCS，具有很高的变换效率，而受到越来越多的关注［2，3］。
为了实现整流二极管的ZCS，LLC谐振变换器的最高频率受限，则最低输出电压增益确定，故其提高频率实现输出限流的特性不佳，需要通过PWM控制方法来实现输出限流［4］。
为此，文献［5］提出一种复合控制策略改善LLC变换器的限流特性:即正常情况下变换器工作于变频模式以获得高效率;当输出过流时切入 PWM模式实现限流。
现有文献缺乏对PWM控制LLC谐振变换器的研究。
本文对采用对称和不对称PWM控制策略的半桥谐振变换器的工作特性进行了分析与比较，提出了一种新型的 PWM 控制策略-跟随 PWM控制策略。
论文阐述了其工作原理，分析了其增益特性，并进行了主要的参数设计，最后完成了样机的制作与实验。
图1是半桥LLC谐振变换器的基本原理图。
主开关Q1、Q2构成半桥桥臂，C1、C2为等效结电容。
谐振电感Lr、谐振电容 Cr和变压器励磁电感 Lm构成LLC谐振网络。
谐振网络连接在半桥的中点与地之间，因此谐振电容Cr也起到隔直电容的作用。
该谐振网络有两个谐振频率:Lr、Cr谐振频率fr和 Lr、Cr、Lm 谐振频率 fp=。
变频控制策略下，当开关频率fs满足fp＜fs＜fr时变换器可实现原边开关管的ZVS和副边整流二极管的ZCS，电流波形如图2。
从图中可以看出，t0时刻Q1管开通，谐振电流ir经过Q1管以正弦形式向上，励磁电流im开始线性上升。
t1时刻谐振电流ir与励磁电流im相等，原副边脱开，此时励磁电感 Lm参与谐振，谐振周期较大，近似认为t1至 t2时间内谐振电流不变，因此 t0时刻与t1时刻的电流大小相等，则t0至t1的时间近似为 Lr、Cr谐振周期Tr的一半。
与之类似，PWM控制LLC谐振变换器若要实现副边整流二极管的ZCS，则在开关管开通时间DT内，谐振电流须以Lr、Cr串联谐振频率谐振半个周期，即:传统的PWM控制LLC谐振变换器有对称控制和不对称控制两种驱动方式，驱动波形如图3所示。
对称控制上下管严格对称工作，电路无偏磁现象。
但开关管死区时间不定，很难利用变压器漏感和开关管结电容实现开关管的 ZVS［6］，并且仅当开关管开通时间满足公式1时，可实现副边整流二极管的 ZCS。
不对称控制可利用变压器的漏感和开关管的结电容实现开关管的 ZVS，但副边整流二极管的 ZCS难以实现，且变压器受直流偏磁影响严重，动态工作过程中容易饱和［7］。
为兼顾变换器的软开关及变压器的偏磁特性，本文提出了跟随PWM控制策略，如图4。
试图通过变换器的谐振特性及漏感实现开关管下管的ZVS，并且当开关管开通时间满足公式1时，实现副边整流二级管的ZCS。
跟随PWM驱动即下管驱动与上管驱动只间隔一定的死区时间，占空比大小相同。
利用上管驱动Vg1，由模拟电路产生下管驱动 Vg2，电路如图5。
三极管与 MOS管构成恒流电路，实现对电容C1的线性充放电。
当 Vg1高电平时，NPN管导通，MOS1工作于饱和区，漏源电流恒定，电容 C1恒流充电;当Vg1为低电平时，PNP管导通，此时电容 C1经MOS2和PNP管恒流放电。
充电时电容C1上电压与电流关系为C(ΔV）=I1·t1;放电时C(－ΔV）=I2·t2。
由于充放电电流I1与I2相等，在相同的充放电电压下，充放电时间一致，电容上电压呈三角状，经过门电路后产生跟随驱动Vg2。
由于占空比大小影响副边整流二级管软开关特性，下面分析变换器在不同占空比时的工作特性。
该工作状态下，变换器一个开关周期共有7个工作模态，相应的工作波形如图7所示。
(1）工作模态 1［t0，t1］t0时刻Q1管开通，谐振电流 ir经过 Q1管谐振形式向上，励磁电流 im从零开始线性上升，整流二极管的输出电流为谐振电流与励磁电流之差。
在该工作模态下，开关周期大于LC的谐振周期。
因此，当谐振电流与励磁电流相等时，Q1仍然开通，整流二极管DR1电流降到零关断，该模态结束。
(2）工作模态 2［t1，t2］t1时刻，整流二极管DR1零电流关断，输出端与原边回路脱开，励磁电感的电压不再受输出电压的钳位，励磁电感与漏感串联参与LLC谐振。
该模态中谐振频率为，谐振周期变长，可近似认为谐振电流ir在这个阶段保持不变。
(3）工作模态 3［t2，t3］t2时刻Q1管关断，谐振电流开始对 Q1管的结电容C1充电、对Q2管的结电容C2放电，此时参与谐振的有结电容C1、C2、谐振电容 Cr、励磁电感 Lm、漏感Lr。
t3时刻 Vds2的电压下降到零，副边二极管DR1和DR2仍处于关断状态。
(4）工作模态 4［t3，t4］t3时刻，Vds2已降为零，可零电压开通 Q2管。
电流流过Q2体二极管以谐振形式减小，副边二极管DR2导通，励磁电感被输出电压钳位在－n(Vo+VF），所以励磁电流线性减小。
(5）工作模态 5［t4，t5］t4时刻，谐振电流由正过零并反向谐振流过Q2管，励磁电流同样反向线性增大，副边二极管DR2仍然导通。
由于电路不对称工作，谐振电流经过半个周期的谐振后仍大于励磁电流。
(6）工作模态 6［t5，t6］t5时刻Q2管关断，谐振电流流过 Q1管的体二极管，输入电压Vin参与谐振，谐振电流由反向最大值迅速减小，在t6时刻谐振电流ir与励磁电流im相等，整流二极管DR2强迫关断。
(7）工作模态 7［t6，t7］t6时刻，副边二极管DR2关断，谐振电流继续上升，DR1开通，励磁电感被输出电压钳位在 n(Vo+VF），励磁电流线性上升，结电容 C1、C2电压呈谐振状态，丢失上管 ZVS。
在 t7时刻，谐振电流再次与励磁电流相等，DR1关断。
变换器在占空比较小时工作波形如图8所示，工作模态分析如下:(1）工作模态 1［t0，t1］t0时刻Q1管开通，原边电流ir经过 Q1管谐振形式向上，励磁电流im从零开始线性上升，整流二极管的输出电流为谐振电流与励磁电流之差。
在该模态下，开关周期小于LC的谐振周期。
因此，当谐振电流仍大于励磁电流时，Q1已经关断。
(2）工作模态 2［t1，t2］t1时刻，Q1管关断，谐振电流对Q2管的寄生电容放电，Q2两端漏源电压下降，当电压降至零时D2导通，励磁电感 Lm的电压被钳位在 n(Vo+VF），谐振元件为Lr和Cr，励磁电感中电流线性上升。
(3）工作模态 3［t2，t3］t2时刻，Q2管ZVS开通。
由于励磁电感两端电压仍被钳位在n(Vo+VF），励磁电流继续线性上升，谐振电流ir经过Q2以正弦形式谐振下降。
此时变压器原边电流流出同名端方向，整流二极管DR1继续导通。
在 t3时刻，谐振电流与励磁电感电流相等，没有能量传递到副边，本阶段结束。
(4）工作模态 4［t3，t4］t3时刻，整流二极管DR1关断。
这个阶段中，谐振电流继续以 Lr、Cr的谐振频率谐振下降，副边整流二极管完成换流，由二极管DR2导通续流。
此时，励磁电感的电压被钳位在－n(Vo+VF）上，t4时刻，Q2管关断，本阶段结束，开始下半个周期。
由以上工作模态分析可以看出，跟随 PWM控制LLC变换器利用自身的谐振特性在整个工作状态下均可实现开关管下管的ZVS，并且在满足D·T≥时可实现副边整流二极管DR1的ZCS。
由文献［4］可知谐振网络交流等效电路，其中为A、B两点间的电压基波，为变压器副边折算回原边的电压基波。
vp的基波分量有效值:A、B两点间电压去除直流分量后的波形如图9所示。
忽略死区时间，由傅里叶分解得vAB的基波分量有效值:根据公式(2）、(3）得到其输入输出增益特性:主要技术指标如下。
输入电压Vin:350V～400V;输出电压Vo:48V;输出电流Io:10A。
兼顾高功率密度和高效率，实验样机开关频率fs定为100kHz。