一种基于DSP控制的有源升压三端口变换器的制作方法

一种三端口变换器，属于电力电子拓扑技术领域，主要涉及一种基于DSP控制的有源升压三端口变换器。

背景技术：

近年来，随着科技的发展和社会的进步，越来越多的电力电子拓扑结构得到了人们广泛使用。而随着技术的不断改进升级，传统二端口拓扑网络不仅消耗了很多传统能源，而且出现了许多不好解决的弊端，例如功率变换的级数多、系统能效低、功率密度小、成本高。因此，传统二端口拓扑网络已经跟不上如今快速发展的时代潮流，三端口网络成为了时下研究的热点。然而，目前市场上同类产品电源转换率低、纹波大、变换器运行不稳定、成本高，不能满足市场的需求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种基于DSP控制的有源升压三端口变换器，不仅结构简单、电源转换率高、纹波小、变换器运行稳定，而且生产成本低，减少了功率变换的级数、提高了系统能效、增大了功率密度，易于实现。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种基于DSP控制的有源升压三端口变换器，包括原边单元、副边单元和控制单元，所述原边单元和副边单元依次建立连接关系，控制单元输出端分别与原边单元和副边单元建立连接关系。

所述原边单元包括输入源、第一去耦电容、蓄电池电源、第二去耦电容、第一滤波电感、第二滤波电感、超前桥臂、滞后桥臂和原边绕组，所述超前桥臂包括第一功率开关管和第二功率开关管，所述滞后桥臂包括第三功率开关管和第四功率开关管；所述输入源的正极端分别与第一功率开关管的栅极和第三功率开关管的栅极建立连接关系，输入源的负极端分别与第二功率开关管的源极和第四功率开关管的源极相连接，第一功率开关管的源极与第二功率开关管的栅极建立连接关系，第三功率开关管的源极与第四功率开关管的栅极建立连接关系，第一去耦电容的两端分别与输入源的正负端建立连接关系；蓄电池电源的正极端分别与第二去耦电容的一端以及第一滤波电感的一端建立连接关系，蓄电池电源的负极端分别与输入源的负极端以及第二去耦电容的另一端建立连接关系，第一滤波电感的另一端与第一功率开关管的源极建立连接关系，第二滤波电感两端分别与蓄电池电源的正极端以及第三功率开关管的源极建立连接关系；所述原边绕组的同名端与第二功率开关管的栅极建立连接关系，原边绕组的异名端与第四功率开关管的栅极建立连接关系；所述原边单元超前桥臂中第一功率开关管与滞后桥臂中第三功率开关管相位差为180度；所述原边单元中第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管的占空比均为0.5；所述第一滤波电感与第二滤波电感的电感值比为1:2。

所述副边单元包括副边绕组、漏感、第一倍流开关管、第二倍流开关管、第一倍流二极管、第二倍流二极管、第一滤波电容和第二滤波电容；所述副边绕组的同名端与漏感的一端建立连接关系，漏感的另一端与第一倍流开关管的栅极端建立连接关系，副边绕组的异名端与第二倍流开关管的源极端建立连接关系，第一倍流开关管的源极与第二倍流开关管的栅极建立连接关系；第一倍流二极管的阳极与第二倍流二极管的阴极建立连接关系，串联连接的第一滤波电容和第二滤波电容分别与第一倍流二极管的阴极和第二倍流二极管的阳极建立连接关系，第一倍流开关管栅极与第一倍流二极管的阳极建立连接关系，第二倍流开关管的源极与串联连接的第一滤波电容和第二滤波电容的中点建立连接关系；所述原边绕组与副边绕组N2的匝比为4:7；所述第一滤波电容与第二滤波电容的容值比为2:5。

所述控制单元包括控制主芯片和与控制主芯片相连接的外围电路；所述外围电路包括最小系统电路、串口电路、USB接口电路、过压保护电路和过流保护电路；所述最小系统电路包括电源电路、复位电路和时钟电路；所述控制主芯片为DSP芯片，型号为TMS320F2812，死区时间为3.6us。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：根据本实用新型所公开的一种基于DSP 控制的有源升压三端口变换器，不仅电源转换率高、纹波小、变换器运行稳定，而且减少了功率变换的级数、提高了系统能效、增大了功率密度，并运用了DSP数字芯片进行精确控制，提高了控制的精确性。本实用新型成本低，装置简单，对电力电子拓扑的研究具有重要作用，易于实现。

附图说明

图1是根据本实用新型的实施例的一种基于DSP控制的有源升压三端口变换器的总体结构框图；

图2是根据本实用新型的实施例的一种基于DSP控制的有源升压三端口变换器的原边单元电路图；

图3是根据本实用新型的实施例的一种基于DSP控制的有源升压三端口变换器的副边单元电路图。

图中，1为控制单元，2为超前桥臂，3为滞后桥臂。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细描述。

一种基于DSP控制的有源升压三端口变换器，包括原边单元、副边单元和控制单元，所述原边单元和副边单元依次建立连接关系，控制单元输出端分别与原边单元和副边单元建立连接关系。

所述原边单元包括输入源V1、第一去耦电容C1、蓄电池电源V2、第二去耦电容C2、第一滤波电感L1、第二滤波电感L2、超前桥臂、滞后桥臂和原边绕组N1，所述超前桥臂包括第一功率开关管S1和第二功率开关管S2，所述滞后桥臂包括第三功率开关管S3和第四功率开关管S4；所述输入源V1的正极端分别与第一功率开关管S1的栅极和第三功率开关管 S3的栅极建立连接关系，输入源V1的负极端分别与第二功率开关管S2的源极和第四功率开关管S4的源极相连接，第一功率开关管S1的源极与第二功率开关管S2的栅极建立连接关系，第三功率开关管S3的源极与第四功率开关管S4的栅极建立连接关系，第一去耦电容C1 的两端分别与输入源V1的正负端建立连接关系；蓄电池电源V2的正极端分别与第二去耦电容C2的一端以及第一滤波电感L1的一端建立连接关系，蓄电池电源V2的负极端分别与输入源V1的负极端以及第二去耦电容C2的另一端建立连接关系，第一滤波电感L1的另一端与第一功率开关管S1的源极建立连接关系，第二滤波电感L2两端分别与蓄电池电源V2的正极端以及第三功率开关管S3的源极建立连接关系；所述原边绕组N1的同名端与第二功率开关管S2的栅极建立连接关系，原边绕组N1的异名端与第四功率开关管S4的栅极建立连接关系；所述原边单元超前桥臂中第一功率开关管S1与滞后桥臂中第三功率开关管S3相位差为180度；所述原边单元中第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3 和第四功率开关管S4的占空比均为0.5；所述第一滤波电感L1与第二滤波电感L2的电感值比为1:2。

所述副边单元包括副边绕组N2、漏感L3、第一倍流开关管S5、第二倍流开关管S6、第一倍流二极管D1、第二倍流二极管D2、第一滤波电容C3和第二滤波电容C4；所述副边绕组N2的同名端与漏感L3的一端建立连接关系，漏感L3的另一端与第一倍流开关管S5的栅极端建立连接关系，副边绕组N2的异名端与第二倍流开关管S6的源极端建立连接关系，第一倍流开关管S5的源极与第二倍流开关管S6的栅极建立连接关系；第一倍流二极管D1的阳极与第二倍流二极管D2的阴极建立连接关系，串联连接的第一滤波电容C3和第二滤波电容C4分别与第一倍流二极管D1的阴极和第二倍流二极管D2的阳极建立连接关系，第一倍流开关管S5栅极与第一倍流二极管D1的阳极建立连接关系，第二倍流开关管S6的源极与串联连接的第一滤波电容C3和第二滤波电容C4的中点建立连接关系；所述原边绕组N1与副边绕组N2的匝比为4:7；所述第一滤波电容C3与第二滤波电容C4的容值比为2:5。

所述原边单元输入端为光伏端，超前桥臂和滞后桥臂的中点端为蓄电池端，变换器内部共存在三条传输路径：⑴光伏端到蓄电池端等效为两条交错并联的Buck变换器；⑵光伏端到负载端等效为有源升压倍压整流全桥变换器；⑶蓄电池端到负载端等效为Booost-有源升压倍压整流全桥变换器。

所述有源升压倍压整流全桥工作在电感电流连续模式，令增益为：

其中，G为增益，V_o为输出电压，n为变压器原副边匝比，V₁为光伏端电压。当G>1时，变换器处于Boost工作模式，G<1时变换器处于Buck工作模式。

所述控制单元包括控制主芯片和与控制主芯片相连接的外围电路；所述外围电路包括最小系统电路、串口电路、USB接口电路、过压保护电路和过流保护电路；所述最小系统电路包括电源电路、复位电路和时钟电路；所述控制主芯片为DSP芯片，型号为TMS320F2812，死区时间为3.6us。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。