双向CLLLC谐振变换器的设计与控制Matlab/Simulink仿真，PFM控制，谐振变换器...

原创于 2025-11-24 10:00:00 发布 · 408 阅读

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

双向CLLLC谐振变换器的设计与控制Matlab/Simulink仿真，PFM控制，谐振变换器专业硕士研究生搭建，开环闭环控制可同时实现，输入输出电压760/380V，输出电压稳定，可实现动态特性。参考文献与开题ppt，开题报告书

CLLLC拓扑在双向电能转换场景中算是个狠角色，特别是高压场景下优势明显。这次在Simulink里折腾的双向CLLLC模型，输入760V输出380V的设计目标，重点要解决的是宽电压范围下的效率与稳定性问题。老规矩，先上电路结构图（虽然这里贴不了图，但各位可以脑补下对称式LLC加两个箝位电容的经典结构）。

参数设计这块儿得用Matlab脚本暴力计算，毕竟手工算谐振参数容易翻车。分享个关键代码段：

fr = 100e3;  % 目标谐振频率
Lr = 1/( (2*pi*fr)^2 * Cr );  % 谐振电感计算
k = sqrt(Lm/Lr);  % 变压器变比系数
disp(['建议Lr取值：',num2str(Lr*1e6),'uH']);

这里有个坑——实际绕制时漏感会影响波形对称性，建议在仿真模型里留出±15%的调参余量。仿真模型中变压器子系统用了两个耦合电感实现，记得勾选Simulink里磁性元件的饱和特性选项，否则动态响应会失真。

开环PFM控制直接上Stateflow玩状态机：

% 开关频率决策逻辑
if V_out < 375 
    f_sw = f_sw - 100;
elseif V_out > 385
    f_sw = f_sw + 100;
else
    f_sw = 100e3;
end
% 频率渐变处理防止突变
f_sw = min(max(f_sw,85e3),120e3);

这代码看似简单，实际操作中发现频率步进值直接影响输出电压纹波。后来改成滑动平均滤波处理采样值，纹波幅度直接从3%压到0.8%。

闭环控制部分用了双环结构——外环电压环加内环电流环。重点说下数字PI调节器的离散化实现：

function [PWM] = PI_Controller(err, Kp, Ki, Ts)
    persistent integral;
    if isempty(integral)
        integral = 0;
    end
    integral = integral + err*Ts;
    % 抗积分饱和处理
    if abs(integral) > 0.1
        integral = sign(integral)*0.1;
    end
    PWM = Kp*err + Ki*integral;
end

这个函数块在调试时发现采样周期Ts必须和实际控制周期严格对齐，否则会出现奇怪的相位滞后。后来在模型配置参数里勾选了"Treat each discrete rate as a separate task"才解决。

动态测试时给负载突然切50%的阶跃变化，闭环响应时间控制在200μs以内。有个骚操作是在开环模式运行时突然切闭环，模型里的模式切换逻辑用了Simulink的Triggered Subsystem实现无扰切换。测试数据导出后做了个对比图（假装这里有张图），明显看到闭环状态的电压恢复速度比开环快了三倍不止。