前述文章中介紹了雙向變換器的基本工作原理，那么，雙向CLLC全橋諧振變換器如何進行雙向控制呢？這個問題我們通過本文簡要說明一下。上述的變換器的拓撲簡圖如圖1所示。

圖1 雙向全橋CLLC諧振拓撲功率級

雙向控制的一般方法

雙向控制算法和傳統(tǒng)的DC/DC變換器是有一定區(qū)別的，它既需要對輸出電壓進行閉環(huán)調(diào)整，同時需要對功率流向進行檢測及控制。所以，它需要一個確定功率流向的算法，去選擇變換器進行功率轉(zhuǎn)換的方向。

一般而言，我們可以通過一個電流傳感器連接在輸出電容和負載之間，就可以很方便地去檢測功率流向這個信息，這樣就可以決定變換器的功率流向，從而驅(qū)動相應的功率器件，決定哪一邊是逆變側(cè)，哪一邊是整流側(cè)。同時，電流傳感器的精度不是那么的高，因為系統(tǒng)設計需要兼顧整個負載范圍，所以輕載時的精度會比較差，較差的精度可能會導致算法的異常行為。如果考慮到模塊并聯(lián)的話，電流傳感器的設計將不那么靈活，很難用單一的電流傳感器去兼顧各個功率等級的設計。

雙向控制的Dead-band方法

為了避免電流傳感器帶來的問題，這里推薦使用基于滯環(huán)的控制方法，Dead-band控制算法，僅僅使用輸出電壓的信息，去平滑改變功率轉(zhuǎn)換方向，當功率轉(zhuǎn)換方向和功率流向是一致的話，就可以使用傳統(tǒng)的電壓控制方法去調(diào)整輸出電壓。

如果功率流向和功率轉(zhuǎn)換方向不同，則不能使用傳統(tǒng)方法去調(diào)整輸出電壓，否則這時候輸出電壓將偏移到無窮大或者0，這不符合實際需求。通過上述Dea-band控制器的滯環(huán)檢測，就可以得到功率流方向，從而在輸出電壓碰觸到Dead-band的邊界后，改變功率轉(zhuǎn)換的方向即可。

圖2 Dead-band控制示意圖

圖2給出了通常的Dead-band控制方法，用于雙向CLLC的全橋諧振變換器。當負載電流變?yōu)樨摃r，由于變換器功率轉(zhuǎn)換方向及負載端都會給輸出電容補充能量，因此輸出電壓會不斷升高，此時，若不改變功率轉(zhuǎn)換方向時，則變換器輸出不能進行穩(wěn)定控制。

隨著輸出電壓升高，當達到+Vband時，功率轉(zhuǎn)換方向就可以從供電模式改為發(fā)電模式，在發(fā)電模式下，功率從負載端傳遞到輸入端，則輸出電壓從+Vband降低到Vref，這時輸出電壓又可以通過PFM控制器進行控制。

類似的，功率轉(zhuǎn)換方向可以從發(fā)電模式改為供電模式，當負載電流變?yōu)檎龝r，輸出電容電壓由于負載和功率轉(zhuǎn)換的雙重放電會降低到-Vband，則變換器由發(fā)電模式改為供電模式，輸出電壓又會提升為Vref，同樣可以由一個PFM控制器來控制。

圖3 Dead-band控制的算法框圖

開關(guān)的雙向控制策略

圖1所示的雙向CLLC變換器具有很好的原邊和副邊對稱性，則開關(guān)控制算法可以用于任何一個功率流向，從功率流向的角度去分析的話，功率流向決定了哪一側(cè)是逆變運行級。

當功率開關(guān)運行時，它是逆變級，將交變電壓施加到變壓器，整流級的開關(guān)關(guān)閉，通過整流級的功率開關(guān)的反并聯(lián)體二極管整流傳遞能量。逆變級在原邊時，變換器為供電模式，相對應的，逆變級在副邊時，變換器為發(fā)電模式。

舉例來說，當處于供電模式時，只有原邊開關(guān)Si1，Si2，Si3，Si4是處于開關(guān)切換工作狀態(tài)，而整流側(cè)的開關(guān)So1，So2，So3，So4是關(guān)閉的，通過副邊開關(guān)的反并聯(lián)二極管整流能量輸出，此時對于副邊開關(guān)的選型來說，需要注意其反向恢復能力對效率的影響。

圖4 Dead-band的數(shù)字控制框圖

如圖4所示，基于Vgap這個量，Dead-band控制器可以選擇功率轉(zhuǎn)換的方向，它是輸出電壓和Vband的電壓差。通過Dead Band控制器，可以判斷電壓誤差的符號Sign of Verr，PI控制器使用電壓誤差及其符號來調(diào)整輸出電壓。

開關(guān)控制模塊，用于基于PI控制器的計算頻率結(jié)果去產(chǎn)生驅(qū)動脈沖，考慮功率轉(zhuǎn)換方向，驅(qū)動脈沖就可以施加給相應的功率開關(guān)。

總結(jié)，以上從雙向控制的一般功率流方向檢測談起，基于功率流方向決定功率轉(zhuǎn)換方向的控制，基于Dead-band電壓滯環(huán)檢測決定功率流的方向，簡要介紹雙向控制的方式，及開關(guān)網(wǎng)絡的雙向控制策略作為后續(xù)分析的基礎。