准谐振高频变换器控制背后的技术与算法

　　准谐振高频变换器是一种基于谐振原理的特殊电源转换器，其基本原理是利用谐振网络中的电感和电容谐振，使输入电压或电流按准正弦规律变化，从而实现零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS）。这种变换器在开关过程中减少了开关损耗，提高了效率和功率密度，同时改善了电磁干扰（EMI）性能。

　　准谐振变换器（Quasi-Resonant Converter, QRC）是在标准PWM变换器基础上，通过附加谐振网络（如电感和电容）实现软开关技术的变换器。它利用谐振现象，使开关管在零电压或零电流时刻完成开关动作，从而减少开关损耗和噪声。

　　：在PWM变换器的主回路中附加谐振电感和谐振电容，形成谐振网络。谐振网络可以是串联谐振网络（SRC）或并联谐振网络（PRC）。

　　：在每个开关周期中，只有部分时间处于谐振状态，其余时间处于非谐振状态。谐振状态下的电压或电流按正弦规律变化，实现软开关。

　　：当开关管关断时，谐振网络中的电感和电容产生谐振，使开关管两端的电压降至零，从而实现零电压开关。

　　：当开关管导通时，谐振网络中的电感和电容产生谐振，使开关管两端的电流降至零，从而实现零电流开关。

　　准谐振变换器广泛应用于需要高效率和高功率密度的场合，如电动汽车充电系统、工业电源、航空航天等领域。其高频运行和软开关特性使其在这些领域具有显著优势。

　　准谐振变换器通过谐振网络实现软开关，减少了开关损耗，提高了效率和功率密度，同时改善了EMI性能。掌握准谐振变换器的设计原理对于高性能电源设计至关重要。

　　准谐振变换器广泛应用于电动汽车充电系统、光伏逆变器、工业电源等领域。例如，在电动汽车中，准谐振变换器可以实现高效的能量转换和低电磁干扰。

　　综上所述，准谐振变换器的关键技术包括多种拓扑结构和控制策略，这些技术共同提高了变换器的效率和性能。

　　：脉宽调制（PWM）技术是高频变换器中最常用的控制方法之一。通过改变脉冲宽度来控制输出电压或电流的大小，具有快速响应、宽调节范围和高效率的特点。常见的PWM调制方式包括正弦波PWM（SPWM）、优化PWM、随机PWM等。

　　：数字控制技术在高频变换器中应用广泛，具有高效、可靠、可扩展性强和控制灵活等优点。数字控制通常由特定的控制芯片实现，如数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）。数字控制可以实现高分辨率的PWM信号，提高系统的电压调节精度和控制稳定性。

　　：SVPWM技术相较于传统的正弦三角波PWM技术，具有更优的性能。它通过优化开关顺序，减少谐波，提高系统的效率和功率因数。

　　：在级联型高压变频器中，多载波移相式控制算法被广泛使用。该算法通过生成多路移相式SPWM控制信号，实现高效的多电平逆变器控制。

　　：MPC是一种先进的控制策略，通过预测未来系统行为来优化当前控制动作，适用于复杂系统的精确控制。

　　：无差拍控制算法通过精确计算开关时刻，实现零电压或零电流开关，减少开关损耗，提高系统效率。

　　：模糊控制将模糊逻辑引入控制系统，根据输入信号的模糊程度进行调整，适用于非线性和不确定系统。

　　：神经网络控制利用人工神经网络的学习能力，通过训练网络参数来实现复杂的控制任务。

　　这些控制算法各有优缺点，选择合适的算法需要根据具体应用场景和性能要求来决定。

　　在准谐振控制中，技术挑战主要包括效率优化、稳定性分析和噪声问题。以下是基于我搜索到的资料对这些挑战的详细分析：

　　：准谐振控制的主要目的是降低开关损耗，从而提高效率。例如， 中提到，通过芯片控制策略可以优化噪声问题，同时降低开关损耗，提高效率。

　　： 中指出，PMUT技术中的谐振频率控制是关键问题，精确控制谐振频率对于优化性能至关重要。

　　： 中提到，开关频率的调整会导致谐振点偏移，影响效率。因此，需要在设计中考虑如何减少这种偏移。

　　： 中提到，电容电流反馈可以增加阻尼，解决谐振频率处的谐振尖峰问题，提高系统稳定性。

　　： 中提出了一种改进的准比例谐振（QPR）控制器的环流抑制策略，通过改进控制器的控制方式，提高了系统的可靠性。

　　： 中提出了一种基于反步自适应准谐振控制的双馈风机次同步振荡抑制策略，有效解决了电网次同步振荡对转子侧控制器（RSC）控制的影响。

　　： 中提到，行业中普通的准谐振控制容易引入噪音问题，但可以通过系统设计和芯片控制策略优化解决。

　　： 还指出，高低频电压不同步会导致过零点精度差，影响传导EMI。通过优化控制策略可以减少这些问题。

　　： 中提到，在窄带、超导射频应用中，准谐振控制精度要求更高，且存在微声学引起的腔体失调问题，需要主动补偿技术来减少噪声。

　　综上所述，准谐振控制中的技术挑战主要集中在如何在保证系统稳定性和效率的同时，优化噪声问题。通过改进控制算法、优化电路设计和采用先进的补偿技术，可以有效应对这些挑战。

　　高频变换器的最新研究进展主要集中在新型拓扑结构、算法改进和材料应用等方面。以下是一些关键的研究成果：

　　：采用多绕组高频变压器的新型多电平变换器拓扑，通过共同磁场实现功率和电压的平衡，简化了控制策略，提高了系统效率和可靠性。

　　：通过隔离型开关电感器实现上下桥臂一对子模块高频链路，采用同步控制方法，减小了子模块电感容量。

　　：提出了一种新的AC/AC变换器拓扑，具有电路拓扑简洁、两级功率变换、双向功率流、电气隔离等优点。

　　：在模块化多电平变换器中，采用同步控制方法，减小了子模块电感容量，提高了系统效率。

　　：针对单相电流型高频链矩阵式整流器，提出了一种新型单极倍频SPWM解耦调制方法，消除了变压器原边因漏感电流产生的电压尖峰。

　　：研究了基于交流链接串联谐振的Buck-Boost转换器的控制算法，适用于高电压、高功率应用。

　　这些研究成果展示了高频变换器在拓扑结构、控制算法和材料应用方面的显著进步，为未来高频变换器的发展提供了重要的理论和技术支持。

　　准谐振变换器通过在传统PWM拓扑中引入谐振元件（电感、电容或寄生参数），使开关器件的电压或电流呈现准正弦波形，从而在零电压（ZVS）或零电流（ZCS）条件下完成开关动作，显著降低开关损耗与噪声。例如：

　　谐振频率（frfr）与工作频率（fsfs）的匹配至关重要。例如，LLC变换器通过调节fsfs在欠谐振、准谐振及过谐振模式间切换，平衡效率与调压特性。

　　准谐振高频变换器的控制技术以软开关为核心，依赖PFM、PSM等调制策略及数字化闭环算法实现高效稳定运行。当前研究聚焦于多端口协同控制、高频材料集成及智能算法融合，未来趋势包括宽禁带器件普及、拓扑-控制一体化设计及跨领域应用扩展（如超导加速器、数据中心供电）。通过持续优化谐振参数匹配与抗干扰能力，准谐振技术将在高功率密度与绿色能源领域发挥更大作用。返回搜狐，查看更多