[发明专利]带中间电压预调节的充电机电路分区控制方法与系统

说明书

本发明涉及一种带中间电压预调节的充电机电路分区控制方法与系统，方法包括：根据中间电压U_dc最小预调节条件下输出电压补偿阈值thd₁，以及U_dc最大预调节条件下输出电压补偿阈值thd₂，将控制方式分区为三相PWM可控整流器的中间电压预调节控制区、LLC谐振变换器的移相控制区与变频控制区；以输出电压U_out作为电压反馈值，将电压反馈值U_out与给定的电压目标值U_{out_ref}的偏差进行PI调节后，得到PI调节输出值PI_out；比较PI_out与thd₁、thd₂的大小，判断PI_out所属控制区，在不同控制方式下确定移相控制的占空比参考值D_ref、预调节控制的中间电压参考值U_{in_ref}、变频控制的开关频率参考值f_ref。本发明将移相控制、中间电压预调节控制、变频控制相结合，扩大了高效率工作区域，有效提高系统效率。

技术领域

本发明充电机调制技术领域，尤其涉及一种带中间电压预调节的充电机电路分区控制方法与系统。

背景技术

如图1所示，为目前普遍采用的充电机主电路拓扑结构，前级为三相PWM可控整流器，后级为全桥LLC谐振变换器，三相PWM可控整流器主要实现AC/DC整流功能，为后级LLC谐振变换器提供稳定的直流母线电压，全桥LLC谐振变换器主要实现DC/DC变换功能，为电池提供所需要的直流电压。其中，L为三相输入电抗器，S1～S6为三相PWM整流桥的6个开关管，C_dc为中间支撑电容，S7～S10为LLC谐振全桥电路的4个开关管，Lr为谐振电感，Cr为谐振电容，Tr为谐振变压器，D11和D12为输出整流二极管，C_o为输出滤波电容；U_dc为三相可控整流的输出电压，即LLC谐振变换器的输入电路，称为充电机电路的中间电压，U_out为充电机电路输出电压。

在实际研究中，当充电机给电池充电时，需要按照电池的浮充、快充、温度补偿及馈电状态下充电的要求，充电机在输入AC380V的情况下需具有很宽的输出电压范围。为满足宽电压范围输出的要求，在前级三相可控整流电路将AC380V整流为稳定的中间电压后，后级基于LLC谐振技术的DC-DC变换器一般采用移相(PWM)控制和变频(PFM)控制。在输出电压较低时，一般采用在谐振频率点的移相(PWM)控制，通过改变移相角大小调节输出电压；随着输出电压的升高，移相角增大，当移相角达到180°时，后级采用基于LLC谐振技术的DC-DC变换器达到最优工作点，此时效率最高，如图2中(a)图所示；当输出电压再升高时，后级采用基于LLC谐振技术的DC-DC变换器只能在上面移相角最大的基础上进行变频(PFM)控制，即降低开关频率提高变换增益，实现输出电压的升高，但通过降低开关频率的变频(PFM)控制增加了环流损耗，如图2中(b)图的阴影部分，环流在通路阻抗导致发热，降低了系统效率。

因此，为提高系统效率,本发明考虑结合前级三相可控整流电路对中间电压的预调节控制和后级基于LLC谐振变换器的PWM与PFM控制，提出一种应用于充电机的带中间电压预调节的两级电路分区控制方法。

发明内容

本发明提供了一种带中间电压预调节的充电机电路分区控制方法与系统，结合前级三相可控整流电路对中间电压U_dc的预调节控制和后级基于LLC谐振技术的DC-DC变换器的PWM控制和PFM控制，通过对输出电压补偿值进行分区控制，降低了部分区域的环流损耗，提高了系统变换效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种带中间电压预调节的充电机电路分区控制方法，包括：