一种CLLC控制器的控制方法及控制装置与流程

一种cllc控制器的控制方法及控制装置
技术领域
1.本发明涉及电能变换技术领域，具体涉及一种cllc控制器的控制方法。


背景技术：

2.随着新能源技术的不断发展，电力电子设备应用场景不断变化，双向直流变换技术不断发展，双向直流变换器成为配电、变电等用电场景中很重要的角色，其应用越来越广泛，技术要求也不断提高，如何对双向电能变换器，尤其是cllc变换器进行稳定、可靠的控制成为当下的热点问题。
3.相关技术之中，通常通过零极点控制器控制cllc变换器，以通过设计控制器的零极点位置来改善低频特性，然而，该技术中系统环路带宽受到谐振腔与输出电容构成的谐振点位置限制，控制性能较低，难以实现对变换器稳定可靠的控制。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种cllc控制器的控制方法及控制装置。本发明可以实现对cllc控制器稳定可靠的控制。
5.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种cllc控制器的控制方法，包括如下步骤：获取cllc变换器的目标输出电压v
ref
，并通过adc采样电路获取cllc变换器的实际输出电压v
o
；通过比对cllc变换器实际工作频率f
s
和谐振工作频率f
r
，得到比对结果，根据比对结果确定pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
，将cllc变换器的实际输出电压v
o
经陷波器滤波处理后输出至pi控制器，并将目标输出电压v
ref
输入至pi控制器，进而通过pi控制器进行电压闭环控制后输出下一时刻的目标工作频率，再根据目标工作频率控制原边开关管，实现对cllc原边开关管的控制。
6.上述的cllc控制器的控制方法，包括如下步骤：
7.s1、获取cllc变换器的目标输出电压v
ref
，并通过adc采样电路获取cllc变换器的实际输出电压v
o
；
8.s2、将所述实际输出电压v
o
输入陷波器进行滤波处理，以得到滤波电压v
notch
；
9.s3、获取所述cllc变换器的多个频率参数；所述频率参数包括实际工作频率f
s
、谐振工作频率f
r
、最小频率f
min
及最大频率f
max
；
10.s4、确定pi控制器对应的比例参数；所述比例参数包括pi控制器在谐振工作频率点对应的谐振比例参数k
p0
、在最小频率点对应的最小比例参数k
p1
和在最大频率点对应的最大比例参数k
p2
；
11.s5、将所述实际工作频率f
s
与谐振工作频率f
r
进行比对，根据比对结果从多个频率参数中选取至少一个频率参数，并根据所述比对结果从多个比例参数中选取至少一个比例参数；
12.s6、根据选取的所述频率参数及选取的所述比例参数，确定所述pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
；
13.s7、将所述目标输出电压v
ref
和所述滤波电压v
notch
输入所述pi控制器进行以频率为控制量的电压闭环控制，以得到下一时刻的目标工作频率，其中，所述pi控制器的比例参数为所述目标比例参数k
p
，积分参数为所述目标积分参数k
i
；
14.s8、根据所述目标工作频率配置所述cllc变换器的原边驱动脉冲信号；
15.s9、通过脉冲驱动电路将所述原边驱动脉冲信号转换为开关管驱动信号，并以所述开关管驱动信号控制所述cllc变换器中的原边开关管。
16.前述的cllc控制器的控制方法，所述步骤s4中，确定pi控制器对应的比例参数过程如下：
17.获取所述cllc变换器的增益函数，增益函数的表达式g(f)为：
[0018][0019]
式中：r
o
为输出负载电阻，l
r
为原边谐振电感，c
r
为原边谐振电容，l
rs
为副边谐振电感，c
rs
为副边谐振电容，l
m
为励磁电感，n为变压器的变比，f为开关频率；
[0020]
确定所述增益函数在所述谐振工作频率点处关于频率的谐振导数k0；
[0021]
确定所述增益函数在所述最小频率点处关于频率的最小导数k1；
[0022]
确定所述增益函数在所述最大频率点处关于频率的最大导数k2；
[0023]
将所述实际输出电压v
o
、所述谐振导数k0代入第一公式计算，以得到谐振比例参数k
p0
及谐振积分参数k
i0
；其中所述第一公式为：
[0024][0025]
将所述实际输出电压v
o
、所述最小导数k1代入第二公式计算，以得到最小比例参数k
p1
及最小积分参数k
i1
；其中所述第二公式为：
[0026][0027]
将所述实际输出电压v
o
、所述最大导数k2代入第三公式计算，以得到最大比例参数k
p2
及最大积分参数k
i2
；所述第三公式为：
[0028][0029]
其中，第一公式、第二公式和第三公式中的ω0均为陷波器的中心角频率；所述陷波器的中心角频率ω0的计算公式如下：
[0030]
[0031]
其中，l
r
为原边谐振电感，l
rs
为副边谐振电感，c
o
为输出电容，n为变压器的变比。
[0032]
前述的cllc控制器的控制方法，所述步骤s5中，将所述实际工作频率f
s
与谐振工作频率f
r
进行比对，当实际工作频率f
s
小于谐振工作频率f
r
时，选取的所述频率参数包括所述实际工作频率f
s
、所述谐振工作频率f
r
及所述最小频率f
min
，求取的所述比例参数包括所述谐振比例参数k
p0
及所述最小比例参数k
p1
。
[0033]
前述的cllc控制器的控制方法，所述步骤s6中，根据选取的所述频率参数及选取的所述比例参数，确定所述pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
的公式如下：
[0034][0035]
式中：k
p1
为最小比例参数，k
p0
为谐振比例参数，f
min
为最小频率，f
r
为谐振工作频率，f
s
为实际工作频率，ω0为陷波器的中心角频率。
[0036]
前述的cllc控制器的控制方法，所述步骤s5中，将所述实际工作频率f
s
与谐振工作频率f
r
进行比对，当实际工作频率f
s
大于谐振工作频率f
r
时，选取的所述频率参数包括所述实际工作频率f
s
、所述谐振工作频率f
r
及所述最大频率f
max
，求取的所述比例参数包括所述谐振比例参数k
p0
及所述最大比例参数k
p2
。
[0037]
前述的cllc控制器的控制方法，所述步骤s6中，根据选取的所述频率参数及选取的所述比例参数，确定所述pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
的公式如下：
[0038][0039]
式中：k
p2
为最大比例参数，k
p
为谐振比例参数，f
max
为最大频率，f
r
为谐振工作频率，f
s
为实际工作频率，ω0为陷波器的中心角频率。
[0040]
前述的cllc控制器的控制方法，所述步骤s5中，将所述实际工作频率f
s
与谐振工作频率f
r
进行比对，当实际工作频率f
s
等于谐振工作频率f
r
时，选取的所述频率参数包括所述谐振工作频率f
r
，求取的所述比例参数包括所述谐振比例参数k
p0
。
[0041]
前述的cllc控制器的控制方法，所述步骤s6中，根据选取的所述频率参数及选取的所述比例参数，确定所述pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
的公式如下：
[0042][0043]
式中：k
p0
为谐振比例参数，ω0为陷波器的中心角频率。
[0044]
实现前述的cllc控制器的控制方法的控制装置，第一获取模块，用于获取cllc变换器的目标输出电压v
ref
，并通过adc采样电路获取cllc变换器的实际输出电压v
o
；
[0045]
第一滤波模块，将所述实际输出电压v
o
输入陷波器进行滤波处理，以得到滤波电压v
notch
[0046]
第二获取模块，获取所述cllc变换器的多个频率参数；所述频率参数包括实际工作频率f
s
、谐振工作频率f
r
、最小频率f
min
及最大频率f
max
；
[0047]
第一确定模块，用于确定pi控制器对应的多个比例参数；所述比例参数包括pi控制器在谐振工作频率点对应的谐振比例参数k
p0
、在最小频率点对应的最小比例参数k
p1
和在最大频率点对应的最大比例参数k
p2
；
[0048]
第一选取模块，用于将所述实际工作频率f
s
与谐振工作频率f
r
进行比对，根据比对结果从多个频率参数中选取至少一个频率参数，并根据所述比对结果从多个比例参数中选取至少一个比例参数；
[0049]
第二确定模块，用于根据选取的所述频率参数及选取的所述比例参数，确定所述pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
；
[0050]
第一控制模块，用于将所述目标输出电压v
ref
和所述滤波电压v
notch
输入所述pi控制器进行以频率为控制量的电压闭环控制，以得到下一时刻的目标工作频率，其中，所述pi控制器的比例参数为所述目标比例参数k
p
，积分参数为所述目标积分参数k
i
；
[0051]
第一配置模块，用于根据所述目标控制频率配置所述cllc变换器的原边驱动脉冲信号；
[0052]
第二控制模块，用于通过脉冲驱动电路将所述原边驱动脉冲信号转换为开关管驱动信号，并以所述开关管驱动信号控制所述cllc变换器中的原边开关管。
[0053]
与现有技术相比，本发明通过比对cllc变换器实际工作频率和谐振工作频率，以得到比对结果，根据比对结果确定pi控制器目标比例参数及目标积分参数，之后将cllc变换器的实际输出电压经陷波器滤波处理后反馈给pi控制器，并将目标输出电压输入至pi控制器，进而通过pi控制器进行电压闭环控制后输出下一时刻的目标工作频率，再根据目标工作频率控制原边开关管，实现对cllc原边开关管的控制。由此，在确定出实际工作频率与谐振工作频率的比对结果的前提下，通过陷波器和pi控制器，实现对cllc变换器原边开关管的控制，可以在保证较宽调压范围的情况下，改善系统环路带宽，提升cllc变换器动态响应特性。
附图说明
[0054]
图1a为本发明实施例的cllc变换器的结构示意图。
[0055]
图1b为本发明实施例的cllc变换器的拓扑简化图。
[0056]
图2为本发明实施例的cllc变换器的控制器的结构示意图。
[0057]
图3为本发明实施例的cllc变换器的控制方法的流程图。
[0058]
图4为本发明实施例的pi控制器 陷波器的工作原理图。
[0059]
图5为本发明一个实施例的cllc变换器工作时的正向增益曲线。
[0060]
图6为cllc变换器利用plecs扫频获得的频率扰动对输出电压的伯德图；
[0061]
图7为cllc变换器采用本发明实施例的pi控制器 陷波器控制方案扫频获得的开环伯德图；
[0062]
图8为cllc变换器采用pi控制器控制方案扫频获得的开环伯德图；
[0063]
图9为本发明实施例的cllc变换器的控制装置的方框示意图。
具体实施方式
[0064]
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依
据。
[0065]
实施例：一种cllc控制器的控制方法，包括如下步骤：获取cllc变换器的目标输出电压v
ref
，并通过adc采样电路获取cllc变换器的实际输出电压v
o
；通过比对cllc变换器实际工作频率f
s
和谐振工作频率f
r
，得到比对结果，根据比对结果确定pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
，将cllc变换器的实际输出电压v
o
经陷波器滤波处理后输出至pi控制器，并将目标输出电压v
ref
输入至pi控制器，进而通过pi控制器进行电压闭环控制后输出下一时刻的目标工作频率，再根据目标工作频率控制原边开关管，实现对cllc原边开关管的控制。
[0066]
具体的，本实施例中的cllc变换器如图1a所示，该cllc变换器(也可称为cllc双向直流
‑
直流变换器)包括：直流输入电源vin、原边开关管(s1～s4)、原边谐振电感l
r
、原边谐振电容c
r
、励磁电感l
m
、变压器(变比为n)、副边谐振电感l
rs
、副边谐振电容c
rs
、副边开关管(v1～v4)、输出电容c
o
及输出负载电阻r
o
，其中，v
o
为cllc变换器的实际输出电压，各个电子器件间的连接方式可参见图1a。
[0067]
图1b为本发明实施例的cllc变换器的拓扑简化图。其中，v
in
为vin经逆变后的交流电压，n为变压器的变比，原边谐振电感l
r
与副边谐振电感l
rs
间满足：l
r
≈n2l
rs
，原边谐振电容c
r
与副边谐振电容c
rs
间满足：c
r
≈c
rs
/n2，等效电阻为8n2×
r
o
/π2。
[0068]
需要说明的是，实际应用中，cllc变换器的控制器通过控制cllc变换器的各个开关管的导通和关断，来控制cllc变换器实现电压变换。
[0069]
为实现对cllc变换器进行控制，本实施例提供了一种cllc变换器控制器，该控制器的控制芯片为dsp20049c，如图2所示，包括pi控制器，pi控制器经脉冲驱动电路连接cllc变换器；所述pi控制器还连接有陷波器，陷波器连接有adc采样电路。图2中的v
ref
为cllc变换器的目标输出电压，v
o
为cllc变换器的实际输出电压。该控制装置还可以包括保护单元，起到保护作用。
[0070]
根据上述cllc变换器控制器进行cllc变换器的控制，如图3所示，包括如下步骤：
[0071]
s1、获取cllc变换器的目标输出电压v
ref
，并通过adc采样电路获取cllc变换器的实际输出电压v
o
；其中，目标输出电压v
ref
，可以理解为需要cllc变换器输出的电压，为理论值；实际输出电压v
o
可以理解为cllc变换器工作时实际输出的电压，为实际值。
[0072]
具体地，在cllc变换器工作时，可获取cllc变换器的目标输出电压v
ref
，并通过adc采样电路获取cllc变换器的实际输出电压v
o
，且adc采样电路可将实际输出电压v
o
发送给陷波器。
[0073]
s2、将所述实际输出电压v
o
输入陷波器进行滤波处理，以得到滤波电压v
notch
；陷波器，也可称为陷波滤波器(notch filter)，其可以滤除固定频率的信号，其中固定频率可根据陷波器中的电感和电容确定。
[0074]
具体地，如图4所示，在获取到实际输出电压v
o
之后，将实际输出电压v
o
输入陷波器，进而陷波器对v
o
进行滤波处理，以得到滤波电压v
notch
，可将滤波电压v
notch
反馈给pi控制器。
[0075]
s3，获取所述cllc变换器的多个频率参数；所述频率参数包括实际工作频率f
s
、谐振工作频率f
r
、最小频率f
min
及最大频率f
max
；其中，实际工作频率f
s
可以是指cllc变换器当前时刻的实际频率，谐振工作频率f
r
可以是指谐振腔(包括谐振电感l
r
、原边谐振电容c
r
、励
磁电感l
m
、变压器、副边谐振电感l
rs
、副边谐振电容c
rs
)的感抗与容抗相等时的频率，最小频率f
min
可以是指cllc变换器可以承受的最小频率，最大频率f
max
可以是指cllc变换器可以承受的最大频率。一般情况下，cllc变换器的工作频率点位于谐振工作频率点周围，且f
min
＜f
r
＜f
max
。
[0076]
本发明实施例中，可以根据原边谐振电感和原边谐振电容确定谐振工作频率，可以根据cllc变换器的各个参数或者历史工作数据确定最大频率及最小频率。
[0077]
s4、确定pi控制器对应的比例参数；所述比例参数包括pi控制器在谐振工作频率点对应的谐振比例参数k
p0
、在最小频率点对应的最小比例参数k
p1
和在最大频率点对应的最大比例参数k
p2
；其中，谐振比例参数k
p0
，可以理解为cllc变换器工作于谐振工作频率(f
r
)点时pi控制的比例参数；最小比例参数k
p1
，可理解为cllc变换器工作于最小频率(f
min
)点时pi控制器的比例参数；最大比例参数k
p2
，可以理解为cllc变换器工作于最大频率(f
max
)点时pi控制器的比例参数。
[0078]
具体地，在确定出实际工作频率f
s
、谐振工作频率f
r
、最小频率f
min
及最大频率f
max
之后，即可进一步确定谐振工作频率对应的谐振工作频率点、最小频率对应的最小频率点及最大频率对应的最大频率点，之后，确定pi控制器在谐振工作频率点处的谐振比例参数k
p0
、pi控制器在最小频率点处的最小比例参数k
p1
、及pi控制器在最大频率点处的最大比例参数k
p2
。
[0079]
s5、将所述实际工作频率f
s
与谐振工作频率f
r
进行比对，根据比对结果从多个频率参数中选取至少一个频率参数，并根据所述比对结果从多个比例参数中选取至少一个比例参数；
[0080]
需要说明的是，在实际工作中，为了满足一定调压范围，cllc变换器的实际工作频率点并不一定在谐振工作频率点处，在某一时刻，存在实际工作频率大于、等于或者小于谐振工作频率的可能性。
[0081]
具体地，将当前的实际工作频率f
s
与谐振工作频率f
r
间的大小关系进行比对，以得到比对结果，进而根据比对结果从多个频率参数(f
s
、f
r
、f
min
及f
max
)中选取至少一个频率参数，并根据比对结果从多个比例参数(k
p0
、k
p1
及k
p2
)中选取至少一个比例参数。
[0082]
s6、根据选取的所述频率参数及选取的所述比例参数，确定所述pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
；
[0083]
其中，目标比例参数k
p
，可以理解为cllc变换器工作于当前时刻时对应的的pi控制器的比例参数；目标积分参数k
i
，可以理解为cllc变换器工作于当前时刻时对应的pi控制器的积分参数。
[0084]
具体地，在选取出一个频率参数及一个比例参数之后，根据选取的频率参数及选取的比例参数，确定pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
。之后可根据目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
配置pi控制器，使得pi控制器当前的比例参数为目标比例参数k
p
、当前的积分参数为目标积分参数k
i
。
[0085]
s7、将所述目标输出电压v
ref
和所述滤波电压v
notch
输入所述pi控制器进行以频率为控制量的电压闭环控制，以得到下一时刻的目标工作频率，其中，所述pi控制器的比例参数为所述目标比例参数k
p
，积分参数为所述目标积分参数k
i
；
[0086]
其中，目标工作频率，可以理解为cllc变换器在下一时刻工作时其原边开关管所
需的频率。
[0087]
具体地，在获取到目标输出电压v
ref
、确定出滤波电压v
notch
及pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
之后，将目标输出电压v
ref
和滤波电压v
notch
输入比例参数为k
p
、积分参数为k
i
的pi控制器，其中，v
ref
可以看作pi控制器的期望值或者给定值，滤波电压v
notch
可以看作pi控制器的反馈值。pi控制器在接收到期望值和反馈值后，确定期望值和反馈值的差值，并以频率为控制量，实现电压闭环控制，直至差值接近于0时，实现反馈值等于给定值的目的，此时，pi控制器输出目标工作频率。
[0088]
也就是说，根据cllc变换器当前的实际工作频率，确定pi控制器当前的控制参数(即目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
)，之后采用该控制参数求取cllc变换器下一时刻的目标工作频率。
[0089]
s8、根据所述目标工作频率配置所述cllc变换器的原边驱动脉冲信号；具体地，在pi控制器经过电压闭环控制输出目标工作频率之后，根据该目标工作频率配置cllc变换器的原边驱动脉冲信号(控制原边开关管导通与关断的脉冲信号)，并可将该原边驱动脉冲信号发送给脉冲驱动电路。
[0090]
s9、通过脉冲驱动电路将所述原边驱动脉冲信号转换为开关管驱动信号，并以所述开关管驱动信号控制所述cllc变换器中的原边开关管。具体地，脉冲驱动电路接收到原边驱动脉冲信号后，将该信号转换为开关管驱动信号，并以开关管驱动信号控制cllc变换器中的原边开关管(s1～s4)的导通与关断，实现逆变。
[0091]
本发明实施例中在cllc变换器正向工作时，基于实际工作频率和谐振工作频率间的比对结果，得到cllc变换器当前工作时的pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
，进而以该目标比例参数和目标积分参数配置pi控制器，配置好后，pi控制器的比例参数为k
p
积分参数为k
i
。之后，pi控制器根据输入的目标输出电压v
ref
和滤波电压v
notch
的差值，以频率为控制量进行电压闭环控制，得到下一时刻的目标工作频率，进而控制器根据该目标工作频率控制下一时刻原边开关管(s1～s4)的导通与关断，实现下一时刻的逆变，需要说明的是，此时，副边开关管(v1～v4)不加控制信号，通过副边反并联二极管实现整流功能。
[0092]
在cllc变换器工作过程中，其实际工作频率并不是固定的，而是变化的，而本发明实施例根据实际工作频率与谐振工作频率间的比对结果，确定下一时刻控制原边开关管的目标工作频率，以该目标工作频率控制原边开关管时，既可以保证cllc变换器的一定调压范围，又可以实现对cllc变换器的稳定可靠的控制，可以改善系统环路带宽，提高控制性能。
[0093]
由此，本发明实施例的cllc变换器的控制方法，在确定出实际工作频率与谐振工作频率的比对结果的前提下，通过陷波器和pi控制器，实现对cllc变换器原边开关管的控制，可以在保证调压范围的情况下，改善系统环路带宽，提升cllc变换器动态响应特性。
[0094]
进一步地，在在本发明的一个实施例中，所述步骤s4中，确定pi控制器对应的比例参数过程如下：
[0095]
获取所述cllc变换器的增益函数，增益函数的表达式g(f)为：
[0096]
[0097]
式中：r
o
为输出负载电阻，l
r
为原边谐振电感，c
r
为原边谐振电容，l
rs
为副边谐振电感，c
rs
为副边谐振电容，l
m
为励磁电感，n为变压器的变比，f为开关频率；
[0098]
图5为本发明一个实施例的cllc变换器工作时的正向增益曲线。应当理解，该实施例中的增益函数为cllc变换器正向工作时的增益曲线对应的增益函数。
[0099]
确定所述增益函数在所述谐振工作频率点处关于频率的谐振导数k0；谐振导数k0，可以理解为增益函数在谐振工作频率点(谐振工作频率点处增益gain为1)处关于频率的导数，可以根据图5所示的增益曲线上在谐振工作频率点处的曲线斜率(δg/δf)得到，也可以通过增益函数的表达式在谐振工作频率(f
r
)处的导数得到。
[0100]
确定所述增益函数在所述最小频率点处关于频率的最小导数k1；最小导数k1，可以理解为增益函数在最小频率点(最小频率点处增益gain大于1)处关于频率的导数，可以根据益曲线上在最小频率点处的曲线斜率得到，也可以通过增益函数的表达式在最小频率(f
min
)处的导数得到。
[0101]
确定所述增益函数在所述最大频率点处关于频率的最大导数k2；最大导数k2，可以理解为增益函数在最大频率点(最大频率点处增益gain小于1)处关于频率的导数，可以根据益曲线上在最大频率点处的曲线斜率得到，也可以通过增益函数的表达式在最大频率(f
max
)处的导数得到。
[0102]
也就是说，在获取到增益函数的表达式、且确定出谐振工作频率f
r
、最小频率f
min
及最大频率f
max
的情况下，可根据以下式计算谐振导数k0、最小导数k1及最大导数k2：
[0103][0104]
在确定谐振导数k0、最小导数k1及最大导数k2后，将所述实际输出电压v
o
、所述谐振导数k0代入第一公式计算，以得到谐振比例参数k
p0
及谐振积分参数k
i0
；其中所述第一公式为：
[0105][0106]
将所述实际输出电压v
o
、所述最小导数k1代入第二公式计算，以得到最小比例参数k
p1
及最小积分参数k
i1
；其中所述第二公式为：
[0107][0108]
将所述实际输出电压v
o
、所述最大导数k2代入第三公式计算，以得到最大比例参数k
p2
及最大积分参数k
i2
；所述第三公式为：
[0109][0110]
其中，第一公式、第二公式和第三公式中的ω0均为陷波器的中心角频率，所述陷波器的中心角频率ω0的计算公式如下：
[0111][0112]
其中，l
r
为原边谐振电感，l
rs
为副边谐振电感，c
o
为输出电容，n为变压器的变比。
[0113]
通过第一公式、第二公式和第三公式可以可靠地确定cllc工作过程中pi控制器可能的三个比例参数和三个积分参数，有利于提升后续控制的可靠性。
[0114]
需要说明的是，在cllc变换器的实际工作中，在某一工作时刻，存在实际工作频率大于、等于或者小于谐振工作频率的可能性。下面进行说明。
[0115]
在一种实施例中，将所述实际工作频率f
s
与谐振工作频率f
r
进行比对，当实际工作频率f
s
小于谐振工作频率f
r
时，选取的所述频率参数包括所述实际工作频率f
s
、所述谐振工作频率f
r
及所述最小频率f
min
，求取的所述比例参数包括所述谐振比例参数k
p0
及所述最小比例参数k
p1
。
[0116]
根据选取的所述频率参数及选取的所述比例参数，确定所述pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
的公式如下：
[0117][0118]
式中：k
p1
为最小比例参数，k
p0
为谐振比例参数，f
min
为最小频率，f
r
为谐振工作频率，f
s
为实际工作频率，ω0为陷波器的中心角频率。
[0119]
在一种实施例中，将所述实际工作频率f
s
与谐振工作频率f
r
进行比对，当实际工作频率f
s
大于谐振工作频率f
r
时，选取的所述频率参数包括所述实际工作频率f
s
、所述谐振工作频率f
r
及所述最大频率f
max
，求取的所述比例参数包括所述谐振比例参数k
p0
及所述最大比例参数k
p2
。
[0120]
根据选取的所述频率参数及选取的所述比例参数，确定所述pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
的公式如下：
[0121][0122]
式中：k
p2
为最大比例参数，k
p
为谐振比例参数，f
max
为最大频率，f
r
为谐振工作频率，f
s
为实际工作频率，ω0为陷波器的中心角频率。
[0123]
在一种实施例中，将所述实际工作频率f
s
与谐振工作频率f
r
进行比对，当实际工作频率f
s
等于谐振工作频率f
r
时，选取的所述频率参数包括所述谐振工作频率f
r
，求取的所述比例参数包括所述谐振比例参数k
p0
。
[0124]
根据选取的所述频率参数及选取的所述比例参数，确定所述pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
的公式如下：
[0125][0126]
式中：k
p0
为谐振比例参数，ω0为陷波器的中心角频率。
[0127]
上述的三种实际情况表示通过目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
配置pi控制器，使pi控制器进行电压闭环控制，得到下一时刻的目标控制频率，根据该目标控制频率控制cllc变换器的原边开关管的导通与关断，实现逆变功能。
[0128]
本发明实施例中，陷波器的传递函数g(z)为：
[0129][0130]
pi控制器的传递函数gpi(z)为：
[0131][0132]
其中，q为陷波器的品质因数，z为离散因子，t为离散时间，ω0为陷波器的中心角频率。
[0133]
在cllc变换器工作时，为了满足一定调压范围，实际工作频率点并不一定在谐振工作频率点处，通过本发明实施例的技术方案，根据实际工作频率点处增益函数的导函数变化规律，在低频段应减小pi控制器的比例参数及积分参数参数、高频段应调大pi控制器的比例参数及积分参数，由于导函数非线性变化，将其线性化后动态调整比例参数及积分参数。分别在谐振工作频率点、最大频率点、最小频率点处求取增益函数的导函数值，进而分别求取谐振工作频率点、最大频率点、最小频率点处对应的pi控制器的控制参数(比例参数及积分参数)，之后，根据实际工作频率所在的频率段，采用相应公式求取pi控制器的目标比例参数及目标积分参数。
[0134]
由此，可以根据实际工作频率的变化对pi控制器的比例参数和积分参数进行在线调整，改善动态控制性能。
[0135]
本发明实施例根据拓扑参数设计了在cllc变换器正向运行于谐振工作点附近时pi控制器的比例参数和积分参数。需要说明的是，在cllc变换器反向运行时，可将原副边拓扑参数对换即可求取反向运行时pi控制器的比例参数和积分参数。当实际工作频率点偏离时，根据cllc变换器的增益曲线的斜率变化实时调整比例参数和积分参数即可。
[0136]
为了有效验证本发明实施例所提出的cllc变换器的控制方法，在plece软件中搭建了仿真模型，并进行了仿真验证，测试了cllc变换器工作在谐振工作频率点时的环路扫频伯德图，分别采用pi控制器方案和pi控制器 陷波器方案对cllc变换器进行控制，并进行环路扫频对比，仿真电路参数如表1所示，具体仿真条件为输入电压恒为400v，闭环控制目标输出电压为400v。表1为仿真模型的基本电路参数表。
[0137]
变压器变比n:11:1工作频率范围(k)50～150
输出负载电阻ro(ω)90死区时间t
db
(ns)250pi控制器的比例参数k
p
0.002*100000pi控制器的积分参数k
i
16*100000
[0138]
表1
[0139]
图6为cllc变换器利用plecs扫频获得的频率扰动对输出电压的伯德图，图7为cllc变换器采用本发明实施例的pi控制器 陷波器控制方案扫频获得的开环伯德图，图8为cllc变换器采用pi控制器控制方案扫频获得的开环伯德图。伯德图包含幅频特性曲线(frequency(频率)
‑
magnitude(幅值)曲线)和相频特性曲线(frequency(频率)
‑
phase(相位)曲线)，横坐标均为频率，其单位为hz(赫兹)，幅频特性曲线中，纵坐标为幅值，其单位为db(分贝)及；相频特性曲线中，纵坐标为相位，其单位为
°
(度)。
[0140]
将图8和图7进行比较得出：相较于仅仅采用pi控制器的方案，通过本发明实施例的pi控制器 陷波器控制方案对cllc变换器控制时，控制性能较稳定，具有较好的动态响应。
[0141]
综上所述，采用pi控制器 陷波器的控制方案，pi控制器参数易设计，陷波器可以有效降低环路谐振点处的增益，减小谐振点对环路的限制，改善系统环路带宽，提升cllc变换器的动态响应特性。本发明实施例的cllc变换器的控制装置，在确定出实际工作频率与谐振工作频率的比对结果的前提下，通过陷波器和pi控制器，实现对cllc变换器原边开关管的控制，可以在保证较宽调压范围的情况下，改善系统环路带宽，提升cllc变换器动态响应特性。
[0142]
对应上述实施例的cllc变换器的控制方法，本发明还提出一种cllc变换器的控制装置。如图9所示，第一获取模块110、第一滤波模块120、第二获取模块130、第一确定模块140、第一选取模块150、第二确定模块160、第一控制模块170、第一配置模块180及第二控制模块190。
[0143]
其中，第一获取模块110，用于获取cllc变换器的目标输出电压v
ref
，并通过adc采样电路获取cllc变换器的实际输出电压v
o
；第一滤波模块120，用于将实际输出电压v
o
进行滤波处理，以得到滤波电压v
notch
；第二获取模块130，用于获取cllc变换器的多个频率参数，其中，多个频率参数包括：实际工作频率f
s
、谐振工作频率f
r
、最小频率f
min
及最大频率f
max
；第一确定模块140，用于确定pi控制器对应的多个比例参数，其中，多个比例参数包括：pi控制器在谐振工作频率点对应的谐振比例参数k
p0
、在最小频率点对应的最小比例参数k
p1
、及在最大频率点对应的最大比例参数k
p2
；第一选取模块150，用于将实际工作频率f
s
与谐振工作频率f
r
进行比对，根据比对结果从多个频率参数中选取至少一个频率参数，并根据比对结果从多个比例参数中选取至少一个比例参数；第二确定模块160，用于根据选取的频率参数及选取的比例参数，确定pi控制器的目标比例参数k
p
及目标积分参数k
i
；第一控制模块170，用于将目标输出电压v
ref
和滤波电压v
notch
输入pi控制器进行以频率为控制量的电压闭环控制，以得到下一时刻的目标工作频率，其中，pi控制器的比例参数为k
p
、积分参数为k
i
；第一配置模块180，用于根据目标工作频率配置cllc变换器的原边驱动脉冲信号；第二控制模块190，用于通过脉冲驱动电路将原边驱动脉冲信号转换为开关管驱动信号，并以开关管驱动信号控制cllc变换器中的原边开关管。
[0144]
需要说明的是，该cllc变换器的控制装置的具体实施方式可参见上述cllc变换器的控制方法的具体实施方式，为避免冗余，此处不再详细赘述。
[0145]
本发明实施例的cllc变换器的控制装置，在确定出实际工作频率与谐振工作频率的比对结果的前提下，通过陷波器和pi控制器，实现对cllc变换器原边开关管的控制，可以在保证较宽调压范围的情况下，改善系统环路带宽，提升cllc变换器动态响应特性。