专利名称：一种双向dc/dc变换器pwm移相控制装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统储能变流器领域，具体涉及一种双向DC/DC变换器PWM移相控制装置。
背景技术：
在电动汽车、航天供电系统、新能源以及再生能源发电等一些应用场合，两侧都是直流电压源或直流有源负载，它们的电压极性保持不变，希望能量双向流动，也就是电流的双向流动。如果采用将两个DC-DC变换器反并联的方式实现，会使电路设计复杂化。因此， 需要双向DC-DC变换器实现相应功能。双向DC/DC变换器是当前电力电子特别重要的一个研究领域。它主要应用在太阳能电池列阵、不间断电源系统(UPS)、燃料电池电源系统、多端口混合供电系统以及直流功率放大器等领域。在储能系统变流器中，双向DC/DC变换器的应用则体现在能量正向流动时，将通过整流电路得到的大电压对电池进行充电，采用降压型(Buck)电路实现功能；能量反向流动时，即电池放电回馈电网，采用升压型(Boost)电路实现。PWM(Pulse Width Modulation)控制就是对脉冲宽度进行调制的技术。PWM控制技术在电力电子变流技术中占有十分重要的位置，它在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均可应用。电力电子技术的众多控制方式，都是在PWM控制技术的基础上得以实现的。而在大容量的整流、逆变电路中，普遍采用多重化技术来减少谐波，从理论上，多重化 PWM控制技术可以不再广生低次谐波，并可提闻等效开关频率，减少开关损耗，减少和载波有关的谐波分量。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种双向DC/DC变换器PWM移相控制装置，采用 PWM移相控制技术，使控制策略简单且易于实现；对于多重化PWM控制技术，要使各单元电路的驱动信号相互错开，以保证各IGBT管子之间的顺序切换，达到降低开关频率，减小开关损耗的目的。为实现上述目的，本发明提供一种双向DC/DC变换器PWM移相控制装置，其包括 死区时间控制单元和双向DC/DC变换器，其改进之处在于，所述控制装置包括PWM移相控制电路，所述死区时间控制单元、PWM移相控制电路和双向DC/DC变换器依次连接。本发明提供的优选技术方案中，所述死区时间控制单元包括依次连接的滞环比较电路、死区时间电路和与非门单元。本发明提供的第二优选技术方案中，所述与非门单元包括两个并列设置的与非门 (I，2)，所述与非门(1，2)分别向所述PWM移相控制电路传递上管驱动信号(UP)和下管驱动信号(LO)。本发明提供的第三优选技术方案中，所述PWM移相控制电路包括计数器和与其连接的译码器单元；所述计数器处理接收的下管驱动信号(LO)，并将处理过的信号传递给所述译码器单元；所述译码器单元分别接收上管驱动信号(UP)和下管驱动信号(LO)，并将处理后的信号传递给所述双向DC/DC变换器。本发明提供的第四优选技术方案中，所述译码器单元包括并列设置的译码器(1， 2)，所述译码器(I)将接收的所述计数器的输出信号和上管驱动信号(UP)处理后传递到所述双向DC/DC变换器；所述译码器(2)将接收的所述计数器的输出信号和下管驱动信号 (LO)进行处理，将处理后的信号与所述计数器的输出信号一起传递到所述双向DC/DC变换器。本发明提供的第五优选技术方案中，所述计数器使用型号为74HC161的芯片；所述译码器型号使用型号为74HC139的芯片。本发明提供的第六优选技术方案中，所述双向DC/DC变换器设置有IGBT模块，所述IGBT模块包括依次并联设置的三组开关组件(SI和S2、S3和S4、S5和S6)。与现有技术比，本发明提供的一种双向DC/DC变换器PWM移相控制装置，设计的双向DC/DC变换器在触发器后采用死区发生控制电路和时序逻辑电路组成，使得单一 PWM驱动信号扩展成多路，从而可以同时驱动多组IGBT管子，实现了多相逆变器的功能；另外死区控制电路的引入，可以避免同一桥臂的上下两管发生同时导通现象，使得系统的可靠性增强；再将关断信号与IGBT的保护信号相互关联，可以在IGBT产生保护时系统自动将所有PWM驱动信号置零，从而关断所有的管子，进一步提高系统的可靠性；而且通过移相控制方式，使功率开关管实现了软开关导通和关断，在主电路无需额外增加原件的情况下，减小了开关损耗和开关管的电流及电压应力，实现了高频化；再者，移相全桥软开关电路有效降低了电路的开关损耗和噪声，减小了器件开关过程中的电磁干扰，为变换器装置提高开关频率和效率，降低尺寸及重量提供了良好条件；同时，还保持了常规全桥PWM电路中拓扑简洁，控制方式简单，元器件的电压和电流应力小的优点。
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具体实施例方式如图I所示，为三相双向DC/DC逆变器的主电路拓扑结构。其中，Vl侧为直流母线侧，V2侧为电池侧。电路采用BUCK-B00ST升降压并联电路，即有三组开关器件S1/S2，S3/
S4,S5/S6，每组开关器件均能实现电压的升降控制。当只有处在同一桥臂上的上下两管工作时，假设IGBT管SI处于闭合状态，则同桥臂上的开关管S2应处于关断状态，而另外2组 IGBT管也应该处于关断状态，此时相当于BUCK电路的降压过程，即实现了电能从网侧向电池的充电过程；相反，当SI关断，S2闭合，另外2组仍处于关断状态，此时相当于BOOST电路，即电池电压V2通过升压向网侧传送电能，实现了电池的放电过程。当然，其他两组IGBT模块的工作模式与此类似。这里采用并联式的升降压电路的分阶段利用，可以有效地降低开关频率，减小开关损耗，同时也减小了纹波电压，有效地提高了电能质量。如图2所示，为双向DC/DC变换器的死区时间控制单元。实际采样电流经滞环比较电路比较计算后，经触发器产生时序控制信号，而后经过“死区时间控制电路”，在此环节中，经过RC电路和非门处理后产生两个相互取反的上管驱动信号/UP和下管驱动信号/L0。 而保护信号的引入，可以使IGBT在过流、超温等异常情况下关断PWM驱动波形，使所有管子处于截止状态，从而起到保护IGBT模块的目的。另外我们可以将上层控制信号与保护信号相互关联，在人为停止变换器的同时关断PWM驱动信号。如图3所示，为双向DC/DC变换器PWM移相控制电路。在滞环比较电路与死区控制电路得到上管驱动信号/UP和下管驱动信号/LO后，我们采用计数器与译码器相结合的方式实现PWN控制信号的移相功能。所述计数器使用型号为74HC161的芯片；所述译码器型号使用型号为74HC139的芯片。如图4所示，结合实际电流与环宽的上下限电流比较情况说明本PWM移相控制器的实现方式。将实际情况分为I 7种，则触发器工作状态与上下管驱动/UP和/LO的情况如表I所示。表I不同时刻触发器工作状态
权利要求
1.一种双向DC/DC变换器PWM移相控制装置，其包括死区时间控制单元和双向DC/DC 变换器，其特征在于，所述控制装置包括PWM移相控制电路，所述死区时间控制单元、PWM移相控制电路和双向DC/DC变换器依次连接。
2.根据权利要求I所述的控制装置，其特征在于，所述死区时间控制单元包括依次连接的滞环比较电路、死区时间电路和与非门单元。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述与非门单元包括两个并列设置的与非门(1，2)，所述与非门(1，2)分别向所述PWM移相控制电路传递上管驱动信号(UP) 和下管驱动信号(LO)。
4.根据权利要求I所述的控制装置，其特征在于，所述PWM移相控制电路包括计数器和与其连接的译码器单元；所述计数器处理接收的下管驱动信号(LO)，并将处理过的信号传递给所述译码器单元；所述译码器单元分别接收上管驱动信号(UP)和下管驱动信号(LO)， 并将处理后的信号传递给所述双向DC/DC变换器。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述译码器单元包括并列设置的译码器(1，2)，所述译码器(I)将接收的所述计数器的输出信号和上管驱动信号(UP)处理后传递到所述双向DC/DC变换器；所述译码器(2)将接收的所述计数器的输出信号和下管驱动信号(LO)进行处理，将处理后的信号与所述计数器的输出信号一起传递到所述双向DC/ DC变换器。
6.根据权利要求4、5所述的控制装置，其特征在于，所述计数器使用型号为74HC161的芯片；所述译码器型号使用型号为74HC139的芯片。
7.根据权利要求I所述的控制装置，其特征在于，所述双向DC/DC变换器设置有IGBT 模块，所述IGBT模块包括依次并联设置的三组开关组件(SI，S2、S3，S4、S5，S6)。
全文摘要
本发明提供了一种双向DC/DC变换器PWM移相控制装置，其包括死区时间控制单元和双向DC/DC变换器，所述控制装置包括PWM移相控制电路，所述死区时间控制单元、PWM移相控制电路和双向DC/DC变换器依次连接。本发明提供的双向DC/DC变换器PWM移相控制装置，采用PWM移相控制技术，使控制策略简单且易于实现；对于多重化PWM控制技术，要使各单元电路的驱动信号相互错开，以保证各IGBT管子之间的顺序切换，达到降低开关频率，减小开关损耗的目的。
文档编号H02M3/155GK102594138SQ20121003247
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者惠东, 李俊霖, 渠展展, 闫涛, 闫雪生 申请人:中国电力科学研究院