三电平半桥LLC谐振变换器：频率控制与移相角度下的仿真研究

三电平半桥LLC谐振变换器电路仿真 采用频率控制方式 引入一定的移相角度（比较小） 驱动信号采用CMPA CMPB方式产生 增计数模式（参照DSP PWM生成） 相比普通半桥LLC开关管电压应力小 输出电压闭环控制 输出特性好，几乎无超调，软开关 plecs/matlab/simulink等软件模型都有

三电平半桥LLC这玩意儿玩起来真有点意思。普通半桥的管子电压应力动不动就飙到输入电压的两倍，换成三电平结构直接腰斩，实测下来主开关管Vds波形峰值稳稳压在Vin附近，这波血赚不亏。

上Simulink搭模型的时候，PWM生成模块得特别注意。DSP里常用的增计数模式对应到仿真里，其实就是用两个比较寄存器CMPA和CMPB搞相位差。代码层面大概长这样：

% PWM配置核心参数 PWM_freq = 100e3; % 开关频率100kHz dead_time = 100e-9; % 死区时间100ns phase_shift = 5; % 移相角度5度 % 生成载波斜坡 carrier = sawtooth(2*pi*PWM_freq*t, 0.5); cmpA_val = (50 + phase_shift/360*100)/100; % 右移相位 cmpB_val = (50 - phase_shift/360*100)/100; % 左移相位 % 驱动信号生成 PWM_A = (carrier > cmpA_val) - (carrier > (1 - cmpA_val)); PWM_B = (carrier > cmpB_val) - (carrier > (1 - cmpB_val));

这段代码妙在通过调整比较值实现微秒级的相位偏移，实测移相5度时谐振电流波形明显变得更"圆润"，ZVS实现概率直接从80%拉到95%以上。不过得注意死区时间要和移相量做好匹配，否则容易搞出直通事故。

闭环控制这块直接祭出PID大法，但参数整定有讲究。LLC的增益曲线本身带个尖峰，传统PI容易震荡。后来试了试在电压环里加了个陷波滤波器，效果立竿见影：

三电平半桥LLC谐振变换器电路仿真 采用频率控制方式 引入一定的移相角度（比较小） 驱动信号采用CMPA CMPB方式产生 增计数模式（参照DSP PWM生成） 相比普通半桥LLC开关管电压应力小 输出电压闭环控制 输出特性好，几乎无超调，软开关 plecs/matlab/simulink等软件模型都有

!闭环控制框图

实测动态响应时，负载从50%突变到100%，输出电压波动不到0.5%，恢复时间控制在2ms以内。关键代码其实就几行：

function y = notch_filter(u) persistent x_prev1 x_prev2 y_prev1 y_prev2; if isempty(x_prev1) x_prev1 = 0; x_prev2 = 0; y_prev1 = 0; y_prev2 = 0; end % 中心频率设在谐振频率点 b0 = 0.9565; b1 = -1.893; b2 = 0.9565; a1 = -1.893; a2 = 0.9135; y = b0*u + b1*x_prev1 + b2*x_prev2 - a1*y_prev1 - a2*y_prev2; % 更新状态变量 x_prev2 = x_prev1; x_prev1 = u; y_prev2 = y_prev1; y_prev1 = y; end

这个二阶陷波器专门针对谐振频率点的纹波，实测能把输出电压的THD压到1%以下。不过要注意系数得用定点数处理，直接上浮点运算DSP扛不住。

最后在PLECS里跑热仿真时发现，三电平结构的热分布确实均匀很多。普通半桥的两个开关管温差能有15℃，现在压到5℃以内，散热片面积直接砍半。看来电压应力降低不仅省电容，连散热成本都跟着降了。