我在去年看到ETH的一篇介绍DAB DCM SRC实现ZVZCS的双向变换器的控制论文后,我根据这个思路实现了闭环控制和输出了两篇文章,可见:

 

1、一种基于DAB SRC的ZVZCS控制实现与仿真

 

2、一种三相交错DAB SRC的ZVZCS控制实现与仿真  

 

但是今天在微信群里看到有人发布一个南航吴红飞老师写的一个PPT:《双向谐振变换技术  电感-变压器集成与定频电压调节技术》,我看到了其中关于CLLC的槽点优化策略,让LLC工作在谐振频率,然后依靠DAB的控制思路对增益进行调节,可见实现:

 

 

 

然后分别控制原边和副边的脉宽来实现LLC系统的增益大于1和小于的两种工况:

 

 

 

看到这个PPT后我非常兴趣,我觉得这个控制方法才是CLLC或谐振类拓扑实现双向DCDC的最佳解决方法。于是我赶紧开动脑筋根据PPT中的思路做了仿真的实现。首先是PWM部分,它根据增益的是BUCK还是BOOST来分别调节原边或者副边的占空比。

 

 

功率:

 

 

系统测试:BOOST模式:原边PWM以50%互补模式工作,副边全桥桥臂上管缩窄脉宽,下管增大脉宽。可见副边全桥电压VCD在零电压时,是通过两个低端开关一起导通实现的,在这段时间内加在原边谐振电感上的电压会变高,从而提升流入到谐振腔的电流,来实现输出增益的提升。这正是台达的BOOST SRC的控制思路,我以前也分析过这个控制方法,可见:《两种谐振全桥实现ZVS和ZCS的控制方式思考》。

 

测试环境:VIN400V,VO420V,PO=8.82KW,开关频率60KHZ,匝比1:1

 

 

测试环境:VIN400V,VO475V,PO=11.28KW,开关频率60KHZ,匝比1:1

 

 

BUCK模式的实现是靠缩窄原全桥高端脉宽,副边全桥50%互补开关,通过减少加在谐振腔上的作用时间来降低对副边输出增益的降低,可见在VAB为零电压时,原边全桥的两个低端开关持续导通,没有功率传输出去,变压器电流为零电流。

 

测试环境:VIN400V,VO370V,PO=6.8KW,开关频率60KHZ,匝比1:1

 


测试环境:VIN400V,VO300V,PO=4.5KW,开关频率60KHZ,匝比1:1

 

 

从几个典型的工况测试来看,这种定频加PWM组合控制的方法,可以实现宽增益输出,也能实现ZVZCS,实现了非常高的转换效率,并且控制也足够简单,确实是非常优秀的控制策略。 

 

接下来我测试了这种控制方法在增益由降压切换到升压或升压切换到降压时的谐振电流工况,如果系统增益曲线不够平滑,可以看到非常明显的电流尖峰。但从测试的波形来看,在切换切换时平稳过渡,电流冲击也很小。

 

 

升压过程:

 

 

降压过程:

 


小结:根据南航吴红飞老师提出的定频组合PWM控制的DAB SRC资料,对实现进行了控制建模,并测试了该种控制方法的基本性能。得出了这种控制方法能在宽增益范围实现ZVZCS工作,而且增益切换平滑,易于控制等诸多优点,确实是非常优秀的控制方法。