[发明专利]一种三相半桥LLC谐振变换器的控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及直流电源变换的技术领域，特别是指一种三相半桥LLC谐振变换器的控制方法及装置。

背景技术

由于能源危机的持续加剧以及人们对于环境保护问题越来越重视，电动汽车在市场上逐渐得到普及。为了给电动汽车充电，世界各地都在新建充电站。充电站的核心部分是充电桩，而充电桩的核心单元是充电桩整流器(后面简称为整流器)。充电桩整流器的作用是将交流电转换为能够给电动汽车充电的直流电。根据适用于不同类型的电动汽车，充电桩整流器的输出电压范围一般为200Vdc～500Vdc或者200Vdc～750Vdc。

LLC谐振变换器由于具有开关管零电压开通(Zero Voltage Switch，ZVS)的优点，在直流-直流变换器中得到了广泛的应用。三相半桥LLC是近两年来新出来的一种拓扑结构，它的主变原边谐振电路通过星形连接方式可以提高谐振电流的利用率，副边通过电流的叠加作用可以减少开关频率的电流脉动，从而可以达到降低副边电解电容数量的目的。鉴于此，三相半桥LLC特别适用于大功率的充电桩整流器。

LLC与之前拓扑不同之处是它是变频控制，频率越高增益越小。然而，受硬件限制，驱动芯片和MOS管的开关频率不可能无限制的高。因此除变频控制外，还需要其它控制方案。目前，对于三相半桥LLC来说，在低增益时常用的方法是调宽控制。然而，当增益较小时，特别是工作在调宽模式时，由于谐振电流较小，开关管可能无法完全实现零电压开通，某些情况下会完全硬开通。硬开通带来的两个问题一个是硬开通会带来开关损耗，并且这个损耗会随着开关频率的上升而加大，另一个是硬开关会造成电压尖峰。硬开通的损耗很大，甚至会造成开关管的热损坏。对于充电桩整流器而言，由于其输出电压的范围很宽，因此LLC增益的变化范围也会很宽，硬开通的范围也会很宽。因此，对基于三相半桥LLC拓扑的充电桩整流器来言，在低压轻载输出时如何稳定可靠地工作是一个难点问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相半桥LLC谐振变换器的控制方法及装置，用以解决现有三相半桥LLC谐振变换器在增益较低时，难以实现开关管的零电压开通，容易产生硬开通进而导致开关损耗大大增加的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种三相半桥LLC谐振变换器的控制方法，包括：

对三相半桥LLC谐振变换器的输出电压和输出电流进行采样，得到采样结果；

对所述采样结果进行环路计算，得到环路计算结果；

若所述环路计算结果小于第一预设增益值，且当前所述三相半桥LLC谐振变换器处于三相半桥工作模式，则控制所述三相半桥LLC谐振变换器由三相半桥工作模式切换为全桥工作模式，其中，所述三相半桥LLC谐振变换器包括三组金属氧化物半导体场效应MOS管，且在所述三相半桥工作模式时，所述三相半桥LLC谐振变换器的三组MOS管均处于导通状态，在所述全桥工作模式时，至少一组MOS管处于关断状态。

其中，所述对所述采样结果进行环路计算，得到环路计算结果的步骤包括：

对所述采样结果进行定标处理，并将经过定标处理的采样结果与预设参考值进行比较，得出误差信息值；

通过环路补偿网络对所述误差信息值进行环路计算，输出环路计算结果。

其中，若所述环路计算结果小于第一预设增益值，则控制所述三相半桥LLC谐振变换器由三相半桥工作模式切换为全桥工作模式的步骤包括：

若所述环路计算结果小于第一预设增益值，则输出控制所述三相半桥LLC谐振变换器处于全桥工作模式的脉冲宽度调制PWM信号；

根据所述PWM信号控制所述三相半桥LLC谐振变换器由三相半桥工作模式切换为全桥工作模式。

其中，所述若所述环路计算结果小于第一预设增益值，则输出控制所述三相半桥LLC谐振变换器处于全桥工作模式的脉冲宽度调制PWM信号的步骤包括：

若所述环路计算结果小于第一预设增益值，则输出控制所述三相半桥LLC谐振变换器处于全桥工作模式的PWM寄存器值；

根据所述PWM寄存器值，输出相应的PWM信号。

其中，所述若所述环路计算结果小于第一预设增益值，且当前所述三相半桥LLC谐振变换器处于三相半桥工作模式，则控制所述三相半桥LLC谐振变换器由三相半桥工作模式切换为全桥工作模式的步骤之后，所述控制方法还包括：

若所述环路计算结果大于第二预设增益值，则控制所述三相半桥LLC谐振变换器由全桥工作模式切换为三相半桥工作模式，其中，所述第二预设增益值大于所述第一预设增益值；