本技術(shù)屬于電力電子，更具體地，涉及一種用于優(yōu)化諧振變換器動(dòng)態(tài)性能的復(fù)合控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模不斷擴(kuò)大，服務(wù)器的數(shù)量急劇增加，導(dǎo)致市場(chǎng)對(duì)高效可靠的服務(wù)器電源需求量日益增加。與此同時(shí)，企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)處理能力的需求也在不斷提升，使得對(duì)電源的功率密度和穩(wěn)定性提出了更高的要求，服務(wù)器電源在數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮中顯得尤為重要。

2、而在服務(wù)器電源領(lǐng)域，諧振變換器具有許多優(yōu)勢(shì)，例如：在寬負(fù)載范圍內(nèi)能夠保持高效率；能夠在較寬的輸入電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，適應(yīng)不同地區(qū)和條件下的電源供應(yīng)；產(chǎn)生的電磁干擾(emi)較低，有較好的電磁兼容性等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也存在很多亟待解決的問(wèn)題，其中，一個(gè)顯著的問(wèn)題是諧振變換器在大范圍負(fù)載突變的工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，無(wú)法滿足服務(wù)器電源對(duì)電能質(zhì)量穩(wěn)定性的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本技術(shù)的目的在于提供一種用于優(yōu)化諧振變換器動(dòng)態(tài)性能的復(fù)合控制方法及系統(tǒng)，旨在解決諧振變換器在大范圍負(fù)載突變的工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，無(wú)法滿足服務(wù)器電源對(duì)電能質(zhì)量穩(wěn)定性要求的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本技術(shù)提供了一種用于優(yōu)化諧振變換器動(dòng)態(tài)性能的復(fù)合控制方法，包括以下步驟：

3、當(dāng)發(fā)生負(fù)載突變時(shí)，采用開(kāi)環(huán)控制，根據(jù)當(dāng)前諧振變換器的輸入電壓及輸出電流，匹配相應(yīng)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，獲取開(kāi)環(huán)控制的輸出頻率；

4、實(shí)時(shí)接收諧振變換器的輸出電壓，基于諧振變換器的參考電壓，獲取閉環(huán)控制的輸出頻率；

5、將開(kāi)環(huán)控制的輸出頻率與閉環(huán)控制的輸出頻率相加，獲取諧振變換器的開(kāi)關(guān)頻率。

6、進(jìn)一步優(yōu)選地，開(kāi)環(huán)控制具體包括以下步驟：

7、采用諧振變換器的額定輸入電壓除以諧振變換器的輸入電壓，獲取諧振腔的增益；采用諧振變換器的輸出電流乘以比例系數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的品質(zhì)因數(shù)；

8、當(dāng)諧振腔的增益和品質(zhì)因數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)范圍，則在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)表格中查找對(duì)應(yīng)的頻率，獲取開(kāi)環(huán)控制的輸出頻率。

9、進(jìn)一步優(yōu)選地，穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)表格的獲取方法，包括以下步驟：

10、根據(jù)諧振變換器的額定功率、諧振電容的電容值、諧振電感的電感值、勵(lì)磁電感的電感值以及諧振頻率，獲取諧振腔的增益隨品質(zhì)因數(shù)及諧振變換器的開(kāi)關(guān)頻率的曲線圖；其中，x軸代表開(kāi)關(guān)頻率與諧振頻率間的比值；y軸代表諧振腔的增益；

11、以預(yù)設(shè)的諧振腔的增益間隔做與x軸平行的直線，與曲線的交點(diǎn)為在當(dāng)前直線所代表的輸入電壓下不同負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)；其中，不同負(fù)載通過(guò)諧振變換器的輸出電流表征；

12、通過(guò)表格記錄不同諧振腔的增益、不同品質(zhì)因數(shù)以及開(kāi)關(guān)頻率與諧振頻率間的比值，獲取穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)表格。

13、進(jìn)一步優(yōu)選地，比例系數(shù)的獲取方法為：

14、根據(jù)諧振變換器的輸出電壓和輸出電流，計(jì)算諧振變換器的負(fù)載電阻；

15、基于諧振變換器的負(fù)載電阻以及諧振變換器的原邊與副邊間的匝數(shù)比，獲取原邊基波等效電阻；

16、根據(jù)諧振變換器的類型，結(jié)合原邊基波等效電阻，計(jì)算品質(zhì)因數(shù)與諧振變換器的輸出電流間的關(guān)系，獲取比例系數(shù)。

17、進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)諧振變換器為llc諧振變換器時(shí)，比例系數(shù)為：

18、

19、其中，k為比例系數(shù)；cr為諧振電容的電容值；lr為諧振電感的電感值；n為諧振變壓器原邊與副邊匝數(shù)比；vo為諧振變換器的輸出電壓。

20、進(jìn)一步優(yōu)選地，閉環(huán)控制具體包括以下步驟：

21、將諧振變換器的輸出電壓與諧振變換器的參考電壓作差，獲取電壓誤差信號(hào)；

22、對(duì)電壓誤差信號(hào)進(jìn)行比例積分運(yùn)算得到閉環(huán)控制的輸出頻率。

23、另一方面，本技術(shù)提供了一種用于優(yōu)化諧振變換器動(dòng)態(tài)性能的復(fù)合控制系統(tǒng)，包括：開(kāi)環(huán)控制模塊、閉環(huán)控制模塊和加法模塊；

24、開(kāi)環(huán)控制模塊用于當(dāng)發(fā)生負(fù)載突變時(shí)，采用開(kāi)環(huán)控制，根據(jù)當(dāng)前諧振變換器的輸入電壓及輸出電流，匹配相應(yīng)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，獲取開(kāi)環(huán)控制的輸出頻率；

25、閉環(huán)控制模塊用于實(shí)時(shí)接收諧振變換器的輸出電壓，基于諧振變換器的參考電壓，獲取閉環(huán)控制的輸出頻率；

26、加法模塊用于將開(kāi)環(huán)控制的輸出頻率與閉環(huán)控制的輸出頻率相加，獲取諧振變換器的開(kāi)關(guān)頻率。

27、進(jìn)一步優(yōu)選地，開(kāi)環(huán)控制模塊包括：第一乘法單元、第二乘法單元、穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)查找單元；第一乘法單元和第二乘法單元的輸出端連接查找單元；

28、第一乘法單元用于采用諧振變換器的額定輸入電壓除以諧振變換器的輸入電壓，獲取諧振腔的增益；

29、第二乘法單元用于采用諧振變換器的輸出電流乘以比例系數(shù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的品質(zhì)因數(shù)；

30、穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)查找單元用于當(dāng)諧振腔的增益和品質(zhì)因數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)范圍，則在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)表格中查找對(duì)應(yīng)的頻率，獲取開(kāi)環(huán)控制的輸出頻率。

31、進(jìn)一步優(yōu)選地，穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)查找單元包括：曲線繪制器、穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)獲取器和表格生成器；

32、曲線繪制器用于根據(jù)諧振變換器的額定功率、諧振電容的電容值、諧振電感的電感值、勵(lì)磁電感的電感值以及諧振頻率，獲取諧振腔的增益隨品質(zhì)因數(shù)及諧振變換器的開(kāi)關(guān)頻率的曲線圖；其中，x軸代表開(kāi)關(guān)頻率與諧振頻率間的比值；y軸代表諧振腔的增益；

33、穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)獲取器用于以預(yù)設(shè)的諧振腔的增益間隔做與x軸平行的直線，與曲線的交點(diǎn)為在當(dāng)前直線所代表的輸入電壓下不同負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)；其中，不同負(fù)載通過(guò)諧振變換器的輸出電流表征；

34、表格生成器用于通過(guò)表格記錄不同諧振腔的增益、不同品質(zhì)因數(shù)以及開(kāi)關(guān)頻率與諧振頻率間的比值，獲取穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)表格。

35、進(jìn)一步優(yōu)選地，開(kāi)環(huán)控制模塊還包括：比例系數(shù)獲取單元，用于根據(jù)諧振變換器的輸出電壓和輸出電流，計(jì)算諧振變換器的負(fù)載電阻；基于諧振變換器的負(fù)載電阻以及諧振變換器的原邊與副邊間的匝數(shù)比，獲取原邊基波等效電阻；根據(jù)諧振變換器的類型，結(jié)合原邊基波等效電阻，計(jì)算品質(zhì)因數(shù)與諧振變換器的輸出電流間的關(guān)系，獲取比例系數(shù)。

36、進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)諧振變換器為llc諧振變換器時(shí)，比例系數(shù)獲取單元中的比例系數(shù)為：

37、

38、其中，k為比例系數(shù)；cr為諧振電容的電容值；lr為諧振電感的電感值；n為諧振變壓器原邊與副邊匝數(shù)比；vo為諧振變換器的輸出電壓。

39、進(jìn)一步優(yōu)選地，閉環(huán)控制模塊包括加法器和電壓控制器；

40、加法器用于將諧振變換器的輸出電壓與諧振變換器的參考電壓作差，獲取電壓誤差信號(hào)；

41、電壓控制器用于對(duì)電壓誤差信號(hào)進(jìn)行比例積分運(yùn)算得到閉環(huán)控制的輸出頻率。

42、總體而言，通過(guò)本技術(shù)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

43、本技術(shù)提供了一種用于優(yōu)化諧振變換器動(dòng)態(tài)性能的復(fù)合控制方法，在傳統(tǒng)控制方法的基礎(chǔ)上，僅增加了一個(gè)開(kāi)環(huán)控制部分，當(dāng)發(fā)生負(fù)載突變時(shí)，采用開(kāi)環(huán)控制，根據(jù)當(dāng)前諧振變換器的輸入電壓及輸出電流，匹配相應(yīng)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，獲取開(kāi)環(huán)控制的輸出頻率；沒(méi)有復(fù)雜運(yùn)算，不會(huì)給mcu(微控制器)帶來(lái)額外的算力壓力。

44、本技術(shù)提供了一種用于優(yōu)化諧振變換器動(dòng)態(tài)性能的復(fù)合控制方法，開(kāi)環(huán)控制器所需的兩個(gè)采樣量輸入電壓vin及輸出電流io通常都是原電路進(jìn)行控制和保護(hù)所需要的，容易實(shí)現(xiàn)和部署，不用增加任何額外的電路，不需要另加采樣電路。

45、本技術(shù)提供了一種用于優(yōu)化諧振變換器動(dòng)態(tài)性能的復(fù)合控制方法，動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化效果明顯，由于在動(dòng)態(tài)過(guò)程中開(kāi)環(huán)控制部分可以使頻率在一個(gè)控制周期內(nèi)進(jìn)行大范圍跳變，對(duì)比傳統(tǒng)控制方法中依靠pi控制器的連續(xù)緩慢調(diào)節(jié)，其動(dòng)態(tài)性能有明顯優(yōu)化。