前言:
在昨天我根據(jù)參考文獻(xiàn)1的思想搭建了基于電流源的模擬控制模型,并驗(yàn)證了控制性能。我就在想ST的這種控制思想實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,效果優(yōu)秀的的控制辦法能否在數(shù)字控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。畢竟現(xiàn)在大功率LLC系統(tǒng)基本都是數(shù)字控制來(lái)做的,能在數(shù)字控制中實(shí)現(xiàn)電流型控制方法,非常具有實(shí)用意義。畢竟我們苦于直接頻率控制(direct frequency control)的LLC環(huán)路響應(yīng),系統(tǒng)閉環(huán)帶寬久矣。
如果還沒(méi)查看TSC在模擬控制中的實(shí)現(xiàn)可以看這篇文章:《A novel current mode LLC control method: Time Shift Control》。我之前考慮過(guò)使用基于FAN7688的諧振積分控制方法來(lái)做數(shù)字控制LLC的實(shí)現(xiàn),但是到目前我仍然還有一些問(wèn)題沒(méi)有想通順,所以就一直放下了沒(méi)有繼續(xù)研究下去,可見(jiàn):《數(shù)字控制中實(shí)現(xiàn)電流模式 LLC變換器控制的另一種思考》。
但是我昨天晚上把TSC的控制在模擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)后,發(fā)現(xiàn)這種控制思想比NCP1399,F(xiàn)AN7688,UCC25640X都要更易于在數(shù)字控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn),我們還是先看看它的關(guān)鍵波形:
(TSC開(kāi)關(guān)電壓和諧振電流)
從這個(gè)圖片我可以想到下面幾給關(guān)鍵信息:
1. 反饋控制變量是TD
2. 必須要抓到諧振電流的過(guò)零穿越點(diǎn)
3. 必須要先讓PWM波發(fā)出來(lái),然而根據(jù)諧振電流的ZCD發(fā)生后在調(diào)整TD的時(shí)間長(zhǎng)度
4. 把TON的時(shí)間長(zhǎng)度復(fù)制給TOFF,或者把TOFF的長(zhǎng)度復(fù)制給TON
再來(lái)看看模擬控制實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵波形:
(TSC 模擬控制關(guān)鍵波形)
我可以得到幾個(gè)信息:
1. 需要實(shí)時(shí)調(diào)整PWM計(jì)數(shù)器的上升沿和下降沿的時(shí)間長(zhǎng)度
2. 計(jì)數(shù)器上升沿和下降沿需等到諧振電流發(fā)生ZCD后才能改變
(PWM斜坡VCT 和上升沿下降沿調(diào)整)
綜合上面能提取到的信息,我可以想到這么一種在DSP里面的實(shí)現(xiàn)方法:
1. 用電流互感器CT和模擬高速比較器抓諧振電流ZCD點(diǎn)得到的波形送進(jìn)DSP,或者直接把互感器的輸出電壓處理后直接送到DSP的CMPSS進(jìn)行比較得到ZCD信息。可見(jiàn)下圖所示:
(電流互感器和高速比較器)
2. 考慮到在數(shù)字控制系統(tǒng)中不方便實(shí)現(xiàn)把實(shí)時(shí)調(diào)整的TON直接復(fù)制給TOFF,我這里使用兩個(gè)獨(dú)立EPWM模塊分別來(lái)做H橋的HG和LG。其中兩個(gè)模塊在時(shí)基上滯后半個(gè)開(kāi)關(guān)周期,當(dāng)HG的PWM結(jié)束時(shí),發(fā)出EPWMSYNCIN來(lái)重置LG的時(shí)基,實(shí)現(xiàn)半個(gè)開(kāi)關(guān)周期的實(shí)時(shí)滯后,可見(jiàn):
(HG和LG的PWM時(shí)基同步)
3. 用ZCD和外環(huán)反饋控制變量TD來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的TSC:我可以配置EPWM模塊從ZRO到PRD發(fā)波,其中ZRO置高,PRD拉低。PWM模塊先按預(yù)設(shè)的開(kāi)關(guān)周期發(fā)波,然后等待ZCD發(fā)生。利用ZCD所產(chǎn)生的數(shù)字比較信號(hào)來(lái)刷新EPWM模塊的時(shí)基,然后在這個(gè)中斷中寫(xiě)入外環(huán)反饋計(jì)算出來(lái)的TD時(shí)間長(zhǎng)度到TBPRD。由于時(shí)基計(jì)數(shù)器被諧振電流ZCD刷新后重新開(kāi)始從零計(jì)數(shù),所以反饋環(huán)計(jì)算寫(xiě)入的TD時(shí)間則在當(dāng)前的開(kāi)關(guān)周期中生效,能直接影響開(kāi)關(guān)頻率。當(dāng)HG對(duì)應(yīng)的EPWM模塊的周期結(jié)束后,在PRD點(diǎn)發(fā)出EPWMSYNCIN來(lái)刷新LG模塊的時(shí)基計(jì)數(shù)器,然后它的工作原理也和上文一致。綜合三點(diǎn),這樣就能在數(shù)字控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了電流型LLC的TSC。
數(shù)字控制系統(tǒng)中的邏輯時(shí)序?qū)崿F(xiàn)可見(jiàn)下圖所示:
(TSC數(shù)字PWM實(shí)現(xiàn)的邏輯時(shí)序)
數(shù)字控制軟件結(jié)構(gòu):
(數(shù)字控制TSC的軟件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu))
小結(jié):根據(jù)TSC的關(guān)鍵控制時(shí)序邏輯,我思考了一種在數(shù)字系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方法并提供了時(shí)序和軟件結(jié)構(gòu)信息。如果大家對(duì)這種控制方法在數(shù)字系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)感興趣。并且可以幫忙提供硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境的可以聯(lián)系我,我們一起對(duì)TSC在數(shù)字控制中的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行進(jìn)一步分析和研究,感謝觀看,如果有錯(cuò)誤懇請(qǐng)幫忙指正,謝謝。
參考文獻(xiàn):
1. Time-shift Control of LLC Resonant Converters
Claudio Adragna, STMicroelectronics,
Italy, claudio.adragna@st.com