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探討利用查表法實(shí)現(xiàn)LLC環(huán)路控制

LLC環(huán)路較難設(shè)計(jì)一般動(dòng)態(tài)響應(yīng)都不太理想,現(xiàn)在出現(xiàn)了電流模式LLC使情況大為改觀,這里準(zhǔn)備探討另一種思路既利用查表法實(shí)現(xiàn)LLC環(huán)路控制。

所謂查表法是因?yàn)長(zhǎng)LC電路的DC增益曲線還沒(méi)找到準(zhǔn)確的方程表達(dá)式所以這里將曲線繪制成表并寫(xiě)入控制器中,電路工作時(shí)根據(jù)不同的工況調(diào)用不同的增益曲線表。環(huán)路控制個(gè)人認(rèn)為就是對(duì)方程的求解過(guò)程,通常的PID控制法屬于迭代求解(或者理解為逐次逼近)因?yàn)闆](méi)有一個(gè)明確的求解方程所以速度慢,當(dāng)然這也是它的優(yōu)勢(shì)不需要明確的求解方程通用性好;查表法的思路就是給出一個(gè)明確的求解方程答案瞬時(shí)可解,理想中這樣可以大幅提升環(huán)路特性。  這里準(zhǔn)備先用跟LLC電路有些相似的電壓模式Buck電路進(jìn)行驗(yàn)證。

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2021-09-13 09:59

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dengzihui
LV.1
3
2021-09-13 11:17

期待 樓主的更新  在校學(xué)生 最近也在學(xué)習(xí)相關(guān)LLC控制

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2021-09-13 12:55

 CCM模式下的Buck電路可以依據(jù)伏秒平衡原理獲得直流增益曲線滿足Uo=Don*Uin,因?yàn)橛写斯揭簿筒恍枰楸硭詫?shí)現(xiàn)之前的想法相對(duì)容易。參考下圖的Buck電路參數(shù),采用電壓控制模式獲得bode圖如下:

                                     圖1-1 Buck電路及bode圖

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2021-09-13 13:12
@boy59
 CCM模式下的Buck電路可以依據(jù)伏秒平衡原理獲得直流增益曲線滿足Uo=Don*Uin,因?yàn)橛写斯揭簿筒恍枰楸硭詫?shí)現(xiàn)之前的想法相對(duì)容易。參考下圖的Buck電路參數(shù),采用電壓控制模式獲得bode圖如下:[圖片]                                    圖1-1Buck電路及bode圖

  上圖中電感L=75uH,電容C=100uF,雙極點(diǎn)頻率1/(2*pi*√L*√C)≈1.83kHz。為了獲得更佳的動(dòng)態(tài)特性需要將穿越頻率要設(shè)在雙極點(diǎn)右側(cè),而雙極點(diǎn)右側(cè)相位余量幾乎為零所以需要采用Type Ⅲ型補(bǔ)償器來(lái)抬升相位余量(提升能力最高90度)。那么采用“查表法”這種控制方法結(jié)果會(huì)如何?下圖將普通控制法和查表法進(jìn)行了對(duì)比:

                                  圖1-2 普通電壓控制法與查表電影控制法對(duì)比

  上圖2-1中坐標(biāo)系相同,左圖為普通控制法雙極點(diǎn)跟理論值相近右圖采用查表控制法雙極點(diǎn)雖然沒(méi)有消除但是往右側(cè)(高頻)偏移了,這對(duì)提升動(dòng)態(tài)響應(yīng)有所幫助,下面準(zhǔn)備在時(shí)域仿真中進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。

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2021-09-13 16:44
@boy59
 上圖中電感L=75uH,電容C=100uF,雙極點(diǎn)頻率1/(2*pi*√L*√C)≈1.83kHz。為了獲得更佳的動(dòng)態(tài)特性需要將穿越頻率要設(shè)在雙極點(diǎn)右側(cè),而雙極點(diǎn)右側(cè)相位余量幾乎為零所以需要采用TypeⅢ型補(bǔ)償器來(lái)抬升相位余量(提升能力最高90度)。那么采用“查表法”這種控制方法結(jié)果會(huì)如何?下圖將普通控制法和查表法進(jìn)行了對(duì)比:[圖片]                                 圖1-2普通電壓控制法與查表電影控制法對(duì)比 上圖2-1中坐標(biāo)系相同,左圖為普通控制法雙極點(diǎn)跟理論值相近右圖采用查表控制法雙極點(diǎn)雖然沒(méi)有消除但是往右側(cè)(高頻)偏移了,這對(duì)提升動(dòng)態(tài)響應(yīng)有所幫助,下面準(zhǔn)備在時(shí)域仿真中進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。

  下面兩圖是CCM模式下普通電壓控制與采用“查表”控制的buck時(shí)域波形對(duì)比:

                                    圖1-3 兩種控制模式時(shí)域波形對(duì)比

  左圖是普通的采用Type Ⅲ型補(bǔ)償器的buck電路及輸出波形,右圖是把Type Ⅲ型補(bǔ)償器換成單一比例補(bǔ)償器(增加了查表電路),從仿真結(jié)果看經(jīng)查表轉(zhuǎn)換后一個(gè)比例補(bǔ)償器就能滿足CCM、電壓模式的buck電路控制,基本達(dá)到了預(yù)期效果。

    從上面結(jié)論看這種查表控制法更適合單片機(jī)控制,其一、單片機(jī)可以存儲(chǔ)大量非線性直流增益表而不增加硬件成本,其二、查表法降低了對(duì)補(bǔ)償器的要求采用PID控制就可不再需要2p2z或3p3z控制。

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2021-09-14 08:53
@boy59
 下面兩圖是CCM模式下普通電壓控制與采用“查表”控制的buck時(shí)域波形對(duì)比:[圖片]                                   圖1-3兩種控制模式時(shí)域波形對(duì)比 左圖是普通的采用TypeⅢ型補(bǔ)償器的buck電路及輸出波形,右圖是把TypeⅢ型補(bǔ)償器換成單一比例補(bǔ)償器(增加了查表電路),從仿真結(jié)果看經(jīng)查表轉(zhuǎn)換后一個(gè)比例補(bǔ)償器就能滿足CCM、電壓模式的buck電路控制,基本達(dá)到了預(yù)期效果。  從上面結(jié)論看這種查表控制法更適合單片機(jī)控制,其一、單片機(jī)可以存儲(chǔ)大量非線性直流增益表而不增加硬件成本,其二、查表法降低了對(duì)補(bǔ)償器的要求采用PID控制就可不再需要2p2z或3p3z控制。

LLC直流增益曲線有個(gè)近似的擬合方程,見(jiàn)下圖:

 

                                 圖1-4 LLC直流增益擬合曲線

將上述方程整理后發(fā)現(xiàn)是一元六次方程

目前一元六次方程還沒(méi)有求解的方法所以這里只能采用查表法了。

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2021-09-16 08:41

  Saber仿真軟件中自帶查表元件Lookup Table并且可以導(dǎo)入txt文件,剛好之前有整理過(guò)的歸一化LLC直流增益表,鏈接如下:

http://www.e-ticket.cn/bbs/2499176.html

                                     表1 LLC直流增益表

  首先搭建一個(gè)只有查表電路沒(méi)有PID控制的LLC電路,仿真結(jié)果有點(diǎn)超乎預(yù)期,見(jiàn)下圖:

                                  圖2-1 查表法控制的LLC動(dòng)態(tài)特性仿真

  上圖在查表電路中預(yù)置了Q=0.1和Q=0.7兩張等Q值直流增益表,負(fù)載切換時(shí)增益表同時(shí)跟著切換,這種查表控制法理論上對(duì)輸入擾動(dòng)是免疫所以仿真中也引入了工頻波動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證。從右圖結(jié)果看在未加PID控制的情況下電路在上電及負(fù)載跳變瞬間輸出電壓響應(yīng)還是比較快速的。

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2021-09-16 08:46
@boy59
 Saber仿真軟件中自帶查表元件LookupTable并且可以導(dǎo)入txt文件,剛好之前有整理過(guò)的歸一化LLC直流增益表,鏈接如下:http://www.e-ticket.cn/bbs/2499176.html[圖片]                                    表1LLC直流增益表 首先搭建一個(gè)只有查表電路沒(méi)有PID控制的LLC電路,仿真結(jié)果有點(diǎn)超乎預(yù)期,見(jiàn)下圖:[圖片]                                 圖2-1查表法控制的LLC動(dòng)態(tài)特性仿真 上圖在查表電路中預(yù)置了Q=0.1和Q=0.7兩張等Q值直流增益表,負(fù)載切換時(shí)增益表同時(shí)跟著切換,這種查表控制法理論上對(duì)輸入擾動(dòng)是免疫所以仿真中也引入了工頻波動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證。從右圖結(jié)果看在未加PID控制的情況下電路在上電及負(fù)載跳變瞬間輸出電壓響應(yīng)還是比較快速的。

  為了突出升、降壓的波形特性,將輸出電壓設(shè)置成140V(輸入AC220,變壓器匝比1:1),見(jiàn)下圖

                                       圖2-2 LLC升降壓局部放大波形

    通過(guò)圖2-2局部放大的電流波形特點(diǎn)可知高壓輸入時(shí)LLC電路工作在降壓模式,低壓輸入時(shí)LLC電路工作在升壓模式,采用查表法后可以很容易的兼顧升壓、降壓這兩種模式。

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飛翔2004
LV.10
10
2021-09-18 10:30
@boy59
 為了突出升、降壓的波形特性,將輸出電壓設(shè)置成140V(輸入AC220,變壓器匝比1:1),見(jiàn)下圖[圖片]                                      圖2-2LLC升降壓局部放大波形  通過(guò)圖2-2局部放大的電流波形特點(diǎn)可知高壓輸入時(shí)LLC電路工作在降壓模式,低壓輸入時(shí)LLC電路工作在升壓模式,采用查表法后可以很容易的兼顧升壓、降壓這兩種模式。

LLC電源沒(méi)搞過(guò),跟大師一起學(xué)習(xí),為什么LLC電路的開(kāi)關(guān)損耗非常小,?如果開(kāi)關(guān)損耗小,工作頻率可以設(shè)計(jì)的比較高。

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yujunice
LV.5
11
2021-09-20 16:40

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iszjt
LV.5
12
2021-09-27 11:00

小白剛學(xué)完BUCK過(guò)來(lái),準(zhǔn)備看看LLC,上面看到環(huán)路反應(yīng)慢,不知道LLC有沒(méi)有使用類似BUCK的前饋方法提高瞬態(tài)響應(yīng)?

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2021-09-27 17:07
@飛翔2004
LLC電源沒(méi)搞過(guò),跟大師一起學(xué)習(xí),為什么LLC電路的開(kāi)關(guān)損耗非常小,?如果開(kāi)關(guān)損耗小,工作頻率可以設(shè)計(jì)的比較高。

LLC電路可以實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān),軟開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)單理解就是讓電流和電壓不發(fā)生交疊從而使開(kāi)關(guān)損耗=U*I=0。

普通電路是硬開(kāi)關(guān),在開(kāi)關(guān)過(guò)程中一定會(huì)發(fā)生電流電壓的交疊從而產(chǎn)生開(kāi)關(guān)損耗,不過(guò)現(xiàn)在的新器件交疊區(qū)非常小,開(kāi)關(guān)損耗也就不那么嚴(yán)重 了。

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2021-09-27 17:10
@iszjt
小白剛學(xué)完BUCK過(guò)來(lái),準(zhǔn)備看看LLC,上面看到環(huán)路反應(yīng)慢,不知道LLC有沒(méi)有使用類似BUCK的前饋方法提高瞬態(tài)響應(yīng)?

這里的查表法剛好就帶前饋功能,前饋只是解決輸入擾動(dòng)這里提到的環(huán)路反應(yīng)慢是由拓?fù)涮匦裕ɑ蚩刂品椒ǎ┰斐傻摹?/p>

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2021-10-20 11:27

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2021-10-20 11:30

學(xué)習(xí)了。

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