DCM LCC谐振变换器优化控制的数字化实现
采用此控制策略,既实现了优化控制方式要保持ir临界断续的特点,提高传输效率,又可结合输入母线电压的调节,使调压过程中,也能够快速实现ir的临界断续。整个装置的结构如图4所示。
5 实验结果
为了验证以上理论分析和控制策略的可行性,设计搭建了一台原理样机。采用高频大功率变压器,变比n=120,寄生电感Lr=8.03 μH,寄生电容Cp=0.95μF,Lr和Cp分别作为LCC谐振电路的串联电感和并联电容使用。外接串联谐振电容。
图5a为母线电压为56 V时,Ro=24.84 kΩ,Cr=4.65μF时的电路运行波形图。此时电路运行在临界断续状态,fs_cri=15.83 kHz。如果采用简易控制,最高工作频率是最小临界断续频率13.02 kHz。
图5b为母线电压为40 V时,Ro=18.74 kΩ,Cr=9.51μF时的电路运行波形图。此时电路运行在临界断续状态,fs_cri=13.96 kHz。如果采用简易控制,最高工作频率是最小临界断续频率9.11 kHz。
通过实验可见,此控制方法可以使Uo稳定在零至最大输出电压范围内,并且在提升母线电压时,如果Uo还未达到预定值,则电路始终运行在ir临界断续条件下。
由于此控制程序是动态地计算LCC谐振变换器的fs_cri,并且在调压中调整此频率,所以对参数的准确性要求较高。由于以往文献都是按照理想的电路模型建立的数学模型,因此在控制时,需要对控制电路实际采样到的参数(如Uin,Uo等)作一些修正,减少输出硅堆和IGBT压降的影响。
与简易控制方式对比,此优化控制程序大大提高了逆变装置的工作频率,由实验波形可见,频率提高了约25%,如果Uo继续提高,并且配合选择合适的参数K,频率提高更加明显。同时优化控制方式也消除了简易控制方式中ir完全断续的时间,提高了系统传输效率和输出功率,并且保持了简易控制方式的软开关等优点。
6 结论
基于LCC谐振变换器在断续工作模式下建立的数学模型,提出了LCC在断续模式下优化控制的数字化实现策略,并且提出了切实可行的控制程序,使原来断续的谐振电流达到了临界断续的工作模态。断续模式LCC谐振变换器的优化控制模式相对于简易控制模式,有更高的输出电压和更高的工作频率,在临界断续频率附近,变换器的传输效率达到了断续工作模式的最大值,弥补了简易控制的缺陷。
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