在昨天我根据参考文献 1 的思想搭建了基于电流源的模拟控制模型,并验证了控制性能。我就在想 ST 的这种控制思想实现简单,效果优秀的的控制办法能否在数字控制系统中实现。毕竟现在大功率 LLC 系统基本都是数字控制来做的,能在数字控制中实现电流型控制方法,非常具有实用意义。毕竟我们苦于直接频率控制(directfrequencycontrol)的 LLC 环路响应,系统闭环带宽久矣。

 

 如果还没查看 TSC 在模拟控制中的实现可以看这篇文章:

 

《AnovelcurrentmodeLLCcontrolmethod:TimeShiftControl》。我之前考虑过使用基于 FAN7688 的谐振积分控制方法来做数字控制 LLC 的实现,但是到目前我仍然还有一些问题没有想通顺,所以就一直放下了没有继续研究下去,可见:《数字控制中实现电流模式 LLC 变换器控制的另一种思考》。

 

 但是我昨天晚上把 TSC 的控制在模拟环境中实现后,发现这种控制思想比 NCP1399,FAN7688,UCC25640X 都要更易于在数字控制系统中实现,我们还是先看看它的关键波形:

 

(TSC 开关电压和谐振电流)

 

从这个图片我可以想到下面几给关键信息:

1,反馈控制变量是 TD

 

2,必须要抓到谐振电流的过零穿越点

 

3,必须要先让 PWM 波发出来,然而根据谐振电流的 ZCD 发生后在调整 TD 的时间长度

 

4,把 TON 的时间长度复制给 TOFF,或者把 TOFF 的长度复制给 TON

 

再来看看模拟控制实现中的关键波形:

 

(TSC 模拟控制关键波形)

 

 我可以得到几个信息:

1,需要实时调整 PWM 计数器的上升沿和下降沿的时间长度

 

2,计数器上升沿和下降沿需等到谐振电流发生 ZCD 后才能改变

 

(PWM 斜坡 VCT 和上升沿下降沿调整)

 

 综合上面能提取到的信息,我可以想到这么一种在 DSP 里面的实现方法:

1,用电流互感器 CT 和模拟高速比较器抓谐振电流 ZCD 点得到的波形送进 DSP,或者直接把互感器的输出电压处理后直接送到 DSP 的 CMPSS 进行比较得到 ZCD 信息。可见下图所示:

 

(电流互感器和高速比较器)

 

2,考虑到在数字控制系统中不方便实现把实时调整的 TON 直接复制给 TOFF,我这里使用两个独立 EPWM 模块分别来做 H 桥的 HG 和 LG。其中两个模块在时基上滞后半个开关周期,当 HG 的 PWM 结束时,发出 EPWMSYNCIN 来重置 LG 的时基,实现半个开关周期的实时滞后,可见:

 

(HG 和 LG 的 PWM 时基同步)

 

3,用 ZCD 和外环反馈控制变量 TD 来实现数字系统的 TSC:我可以配置 EPWM 模块从 ZRO 到 PRD 发波,其中 ZRO 置高,PRD 拉低。PWM 模块先按预设的开关周期发波,然后等待 ZCD 发生。利用 ZCD 所产生的数字比较信号来刷新 EPWM 模块的时基,然后在这个中断中写入外环反馈计算出来的 TD 时间长度到 TBPRD。由于时基计数器被谐振电流 ZCD 刷新后重新开始从零计数,所以反馈环计算写入的 TD 时间则在当前的开关周期中生效,能直接影响开关频率。当 HG 对应的 EPWM 模块的周期结束后,在 PRD 点发出 EPWMSYNCIN 来刷新 LG 模块的时基计数器,然后它的工作原理也和上文一致。综合三点,这样就能在数字控制系统中实现了电流型 LLC 的 TSC。

 

 数字控制系统中的逻辑时序实现可见下图所示:

 

(TSC 数字 PWM 实现的逻辑时序)

 

数字控制软件结构:

 

(数字控制 TSC 的软件实现结构)

 

小结:根据 TSC 的关键控制时序逻辑,我思考了一种在数字系统中的实现方法并提供了时序和软件结构信息。如果大家对这种控制方法在数字系统中的实现感兴趣。并且可以帮忙提供硬件实验环境的可以联系我,我们一起对 TSC 在数字控制中的具体实现进行进一步分析和研究,感谢观看,如果有错误恳请帮忙指正,谢谢。