數字控制式LLC諧振變換器建模分析與驗證

2 仿真與實(shí)驗結果

　　通過(guò)以上分析，得到了相應的PID補償器，本節以電流閉環(huán)為例給出了相應的仿真結果。

2.1 仿真結果

　　圖8所示分別為變換器恒流輸出模式下負載突卸、突加的仿真波形。

　　從仿真波形上可以看出，電流環(huán)跟蹤性能良好，能夠按照指定準確輸出，并且動(dòng)態(tài)過(guò)程沒(méi)有過(guò)大的沖擊，表明本文所設計的環(huán)路具有良好的穩態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。

2.2 實(shí)驗結果

　　按照實(shí)際系統結構，搭建實(shí)驗平臺，平臺包括電源側、變換器側以及負載側，其中電源采用單相調壓器進(jìn)行模擬，調壓器額定頻率50Hz工頻，交流輸入220V，輸出電壓可調范圍為0~250V;變換器為由LLC諧波變換器、EMI濾波器、控制芯片等構成的控制平臺，其中半橋LLC諧波變換器功率變壓器采用EE55磁芯，原副邊繞線(xiàn)匝數分別為6、3，變比為2;負載側由電子負載模擬蓄電池，設備可以作為恒壓負載或恒流負載使用，從而模擬蓄電池的恒壓充電以及恒流充電特性。

　　圖9為變換器運行于恒流模式，指定輸出30A、10A的穩態(tài)實(shí)驗波形以及負載突加、突降時(shí)的動(dòng)態(tài)響應實(shí)驗波形，用以驗證本文所設計的數字PID控制器的閉環(huán)控制性能。

　　從圖9可以看出，本文所設計的變換器能夠按照指定電流進(jìn)行輸出，且穩態(tài)性能良好，針對蓄電池負載，變換器可以實(shí)時(shí)地根據負載情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，達到蓄電池充電的目的。

　　從實(shí)驗波形上可以看出，實(shí)驗結果與仿真結果具有較好的一致性，驗證了環(huán)路的穩態(tài)跟蹤性能以及動(dòng)態(tài)響應特性。

3 結論

　　通過(guò)擴展函數描述法得到數學(xué)模型，給諧振型變換器的建模提供了理論支撐;再通過(guò)離散化，在z域驗證數字控制式系統的穩定性，證實(shí)了數字控制延時(shí)等對系統穩定性的影響，最后，根據仿真和實(shí)驗結果可以看出，本文所設計的系統環(huán)路具有良好的穩態(tài)跟蹤性能和動(dòng)態(tài)響應特性。在此基礎上，可以展開(kāi)進(jìn)一步研究，尋求除降低系統帶寬外更準確的適用于數字控制的環(huán)路設計方案，綜上所述，本文具有較高的研究和參考價(jià)值。

參考文獻：

　　[1]石艷敏. 電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載智能充電器的研究[D]. 南京：南京理工大學(xué). 2011

　　[2]Bo Yang.Topology Investigation for Front End DC-DC Power Conversion for Distributed Power System.Virginia Polytechnic Institute and State University.2003

　　[3]徐建明. PID控制器及其設計方法研究[D].浙江：浙江工業(yè)大學(xué). 2002

　　[4]Simone Buso, Paolo Mattavelli. Digital Control in Power Electronics. 2006

　　[5]肖獻保,馮根生.鉛酸蓄電池快速充電技術(shù)研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報自然科學(xué)版，2010,12(4):134-135

　　[6]周震宇, 張軍明, 錢(qián)照明. 基于PIC單片機的數字式智能鉛酸電池充電器的設計[J]. 電源技術(shù)應用，2006,9:18-21

　　[7]張治國, 謝運祥.LCC諧振變換器的電路特性分析[J].電工技術(shù)學(xué)報，2013,28(4):50-56

　　[8]Yanyan Jin,Jianping Xu,Guohua Zhou,etal. Small Signal Modeling of Digital V2 Control for Buck Converter with Pulse Frequency Modulation[J]. IEEE,2010,2(12):102-105

　　[9]Agasthya Ayachit,Dakshina Murthy-Bellur.Steady-State Analysis of Series Resonant Converter Using Extended Describing Function Method[J]. IEEE,2012,12:1160-1163

　　[10]Yongsuk Choi, Heungjun Jeon, Yong-Bin Kim. A Switched-Capacitor DC-DC Converter Using Delta-Sigma Digital Pulse Frequency Modulation Control Method[J]. IEEE,2013,66(8):356-359