基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种恒频脉冲均压电路控制方法，尤其涉及一种基于软开关的均压电路的恒频脉冲控制方法，属于电气控制领域。
【背景技术】
[0002]均压电路可用于平衡被测储能对象的电压，所述的储能对象包括电池单体、电池包、超级电容单体、超级电容组等储能元件。通过均压电路可以得到目前电路的工作状态，通过反馈的数据，对整个系统进行相应的调整与控制，完善整个系统的运行状态，从而更准确、更尚效的实现系统的功能。
[0003]近年来为解决被测储能对象的均压问题，国内外厂家和企业提出很多均压策略和算法，但是这些算法都比较复杂，控制速度也不快，不能很好地解决均压问题，且不适用于基于软开关的恒频脉冲均压电路的均压控制。
[0004]为了降低均压问题控制难度、加快均压控制速度，提出适用于基于软开关的恒频脉冲均压电路的均压控制方法是亟待解决的技术问题，且具有较好的工业应用前景。
【发明内容】
[0005]本发明公开的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，要解决的技术问题是实现对均压电路的恒频脉冲均压控制，且可提高均压控制速度，降低均压控制难度。
[0006]本发明的目的是通过下述技术方案实现的:
[0007]本发明公开的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，包括如下步骤:
[0008]步骤一:定义需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路组成。
[0009]需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路包括储能对象他為)、开关管(H)、谐振电容(Q、C2)和谐振电感L，UB1为储能对象B:的电压值、U B2为储能对象B 2电压值；u cl为谐振电容(^的电压，u。2为谐振电容C 2的电压，谐振电容C p C2用于分别与电感L交换能量，同时，谐振电容(^还用于为开关管K i提供软开关环境，谐振电容C 2还用于为开关管K 2提供软开关环境；谐振电感L作为与谐振电容Q、C2交换能量的中间存储介质。
[0010]所述的储能对象包括电池单体、电池包、超级电容单体、超级电容组等储能元件。
[0011]步骤二:对恒频脉冲均压电路控制是通过调节开关管αν κ2)接收的控制信号(kl、k2)实现的，对开关管(Kpig的控制采用软开关控制技术。所述的控制信号(kl、k2)是控制器给出的控制信号，控制信号(kl、k2)的产生过程如下:
[0012]步骤2.1:控制器自身产生两路恒频脉冲信号PWM1和PWM2。在一个计数周期当中，分别定义脉冲信号PWM1和PWM2导通时间长度1\和T 2，且1^〉!^。
[0013]步骤2.2:控制器接收对储能对象(BpBj的采样信号(sigl、sig2)。控制器对采样信号(sigl、sig2)进行缓存，得到缓存信号(SiglBuf、Sig2Buf)。采样信号sigl得到缓存信号siglBuf，采样信号sig2得到缓存信号sig2Buf。
[0014]步骤2.3:控制器根据控制逻辑进行判断生成开关管控制信号(kl、k2)，控制信号kl施加到开关管&、控制信号k2施加到开关管K2。
[0015]所述的控制逻辑为:
[0016]控制逻辑1:当UB1> UB2时，sigl和sig2均为低电平。
[0017]控制逻辑2:当UB1< UB2时，sigl和sig2均为高电平。
[0018]控制逻辑3:当UB1、UB2电压值接近时，不需要进行均压控制时，sigl和sig2的电平值不同。
[0019]步骤2.4:控制器根据恒频脉冲信号(PWMUPWM2)和缓存信号(siglBuf、sig2Buf)生成控制信号(kl、k2)。
[0020]若siglBuf = sig2Buf = 0时，将脉冲信号PWM1赋给上开关管UWM2赋给下开关管K2。
[0021]若siglBuf = sig2Buf = 1时，将脉冲信号PWM1赋给下开关管K2，PWM2赋给上开关管K1。
[0022]其他情况下，开关管K1和K2均不开通。
[0023]步骤三:恒频脉冲均压电路在不同工作阶段会产生相应控制信号(kl、k2)，根据步骤二所述的控制信号(kl、k2)产生方法实现对恒频脉冲均压电路控制，具体控制方法如下:
[0024]阶段0:储能对象(Bp B2)的电能同时给电容(Q、C2)和电感L进行充电，直至达到稳定状态。此时kl和k2均为低电平，开关管&和K 2均不动作。
[0025]根据步骤2.3所述的判断逻辑和储能对象电压值U B1、储能对象B2电压值U B2的大小关系进入相应的工作模式，所述的进入相应的工作模式指进入控制逻辑1的工作模式、进入控制逻辑2的工作模式或进入控制逻辑3的工作模式。
[0026]进入控制逻辑3的工作模式:不需要进行均压控制，即实现对恒频脉冲均压电路的均压控制。
[0027]进入控制逻辑1的工作模式，控制逻辑1的工作模式需按照阶段1.1?1.7工作阶段工作:
[0028]阶段1.1:当UB1>UB2时，sigl和sig2均为低电平，在t。时刻，开关管!^导通，此时谐振电容Q的电压中的能量快速的转移到谐振电容c2当中。电容c i的电压Udi压值为零，为开关管&导通提供了零电压开通的环境。
[0029]阶段1.2山时刻，开关管K ^呆持开通，开关管K2仍然为关断状态，即控制信号kl仍为高电平，而控制信号k2仍为低电平，储能对象匕的电能给谐振电感L进行充电，通过谐振电感L的电流值i Jf始从零增大。此阶段谐振电容C i的电压u ^电压值一直为零，开关管&具备零电压关断的能力。
[0030]阶段1.3:t2时刻，开关管!^关断，开关管1(2也保持关断状态，此时控制信号kl和k2均为低电平。由于此时1^=0，可实现、的零电压关断。与此同时，谐振电容(C1、C2)通过谐振电感L进行能量交换，通过谐振电感L的电流值k上升到最大值后减小，直到u c2=0，此时，开关管K2具有零电压开通的能力。
[0031]阶段1.4:开关管(H)施加的控制信号(kl、k2)同阶段1.3。此阶段谐振电容C2的电压u保持为零，谐振电感L的电流通过二极管D 2续流，谐振电感L向储能对象B 2充电。此阶段，通过谐振电感L的电流值紅继续减小，直至i 0。
[0032]阶段1.5:开通开关管K2。此时控制信号kl为低电平，控制信号k2为高电平。由于1!。2= 0，因此可实现开关管1(2的零电压导通。此时，通过谐振电感L的电流值i油零开始反向增大，谐振电容C2两端电压值u。2保持为零。
[0033]阶段1.6:关断开关管K2。由于此时1!。2= 0，因此可实现开关管Κ 2的零电压关断，控制信号kl为低电平，控制信号k2也为低电平。谐振电容沁、(:2)通过谐振电感L进行能量的交换，通过谐振电感L的电流值紅反向增大到最大值后减小，直到u &= 0，此时，为开关管&导通提供零电压导通的环境。
[0034]阶段1.7:开关管&和开关管1(2开关状态均保持不变，即控制信号kl与k2的电平状态与阶段1.6的相同。此时通过谐振电感L的电流经过二极管Di续流，等待开关管K !的导通。
[0035]接下来的恒频脉冲均压电路状态与阶段1.2相同，下一个均压周期自行启动，按照阶段1.2?1.7均压周期工作，当UB1< UB2时，进入控制逻辑2的工作模式；当UB1、UB2电压值接近时，进入控制逻辑3的工作模式，不需要再进行均压控制，即实现对恒频脉冲均压电路的均压控制。
[0036]进入控制逻辑2的工作模式，控制逻辑2的工作模式需按照阶段2.1?2.7工作阶段工作:
[0037]阶段2.1:当UB1<UB2时，sigl和sig2均为低电平，在t。时刻，开关管1(2导通，此时谐振电容C2的电压中的能量快速转移到C i当中。该阶段结束时，谐振电容C 2两端电压值为零，为开关管K2的零电压导通提供条件。
[0038]阶段2.2山时刻，开关管Κ 2保持开通，开关管K i仍然为关断状态，即控制信号kl为低电平，而控制信号k2仍为高电平，储能对象B2的电能给谐振电感L进行充电，通过谐振电感L的电流值k从零开始反向增大。此阶段谐振电容C 2的电压u。2电压值一直为零，开关管K2具备零电压关断的能力。
[0039]阶段2.3:t2时刻，开关管1(2关断，开关管!^也保持关断状态，此时控制信号kl和k2均为低电平。由于此时11。2=0，可实现1(2的零电压关断。与此同时，谐振电容(C1、C2)通过谐振电感L进能量交换，通过谐振电感L的电流值:^反向上升到最大值后减小，直到ucl= 0，开关管K i具有零电压开通的能力。
[0040]阶段2.4:开关管(H)施加的控制信号(kl、k2)同阶段2.3。此阶段谐振电容(^的电压u ^保持为零，谐振电感L的电流通过二极管D 2续流，谐振电感L向储能对象B 2充电。此阶段，通过谐振电感L的电流值紅继续减小，直至i 0。
[0041]阶段2.5:在t4时刻，开通开关管K 10此时控制信号k2为低电平而控制信号k:为高电平。由于此时1^=0，因此可实现开关管、的零电压导通。此时，通过谐振电感L的电流值k由零开始正向增大，谐振电容C i的电压Ud保持为零。
[0042]阶段2.6 士时刻关断开关管K i，由于1^= 0，因此可实现开关管K i的零电压关断，控制信号kl为低电平，控