一种可控的双向dc-dc变换器及其控制方法
【专利摘要】一种可控的双向DC-DC变换器及其控制方法，双向DC-DC变换器包括主电路和控制电路，主电路与控制电路连接，双向DC-DC变换器的控制方法，分为两个过程，升压变换和降压变换；在升压变换中，对采样电压信号进行A/D转换，根据设定的电压值，通过增量式数字PI算法调节占空比的大小，控制输出端电压；在降压变换中，对采样电流信号进行A/D转换，根据设定的电流值，通过增量式数字PI算法调节占空比的大小，控制输出端电流，本发明简单实用，效率高，运行安全可靠，使用方便，成本低。
【专利说明】-种可控的双向DC-DC变换器及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力电子变换器【技术领域】，具体涉及一种可控的双向DC-DC变换器及 其控制方法。
【背景技术】
[0002] 在航空航天、太阳能发电、风力发电、电动汽车、不间断电源等领域普遍采用双向 DC-DC变换器，双向DC-DC变换器可以实现能量的双向流动，特别适用于需要对蓄电池进行 充放电的场合。现有的双向DC-DC变换器拓扑结构复杂、能量传输过程环节较多、使用的元 器件较多、效率高、成本高。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可控的双向DC-DC变 换器及其控制方法，简单实用，效率高，运行安全可靠，使用方便，成本低。
[0004] 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
[0005] -种可控的双向DC-DC变换器，包括主电路和控制电路，主电路与控制电路连接；
[0006] 所述的主电路包括变压器T、电感L、电容C、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、 二极管VD4、场效应管VI、场效应管V2、场效应管V3,二极管VD1的阳极连接变压器T初级 绕组一端和场效应管VI的漏极，阴极连接场效应管VI的源极和输入端Ui-，场效应管VI的 栅极连接控制电路的驱动电路，二极管VD4的阳极连接输入端Ui-，阴极连接变压器T初级 绕组的一端，变压器T初级绕组的另一端连接输入端Ui+，二极管VD2的阳极连接场效应管 V2的源极、二极管VD3的阳极、电容C 一端、输出端Uo-，二极管VD2的阴极连接场效应管V2 的漏极和变压器T次级绕组一端，场效应管V2的栅极连接控制电路的驱动电路，二极管VD3 的阴极连接场效应管V3的漏极、变压器T次级绕组的另一端、电感L的一端，电感L的另一 端连接电容C的另一端、输入端Uo+ ;
[0007] 所述的控制电路包括驱动电路、电压电流采样和控制1C，控制1C 一端连接电压电 流采样，另一端连接驱动电路，电压电流采样另一端连接主电路的输出端，驱动电路另一端 连接主电路中的场效应管。
[0008] 所述的双向DC-DC变换器的控制方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤1):开始，上电准备；
[0010] 步骤2):初始化目标板，对硬件进行初始化；
[0011] 步骤3):升降压准备；
[0012] 步骤4):分为两个过程，升压变换和降压变换；
[0013] 在升压变换中，对采样电压信号进行A/D转换，根据设定的电压值，通过增量式数 字PI算法调节占空比的大小，控制输出端电压；
[0014] 在降压变换中，对采样电流信号进行A/D转换，根据设定的电流值，通过增量式数 字PI算法调节占空比的大小，控制输出端电流。
[0015] 本发明具的有益效果：简单实用，效率高，运行安全可靠，使用方便，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为本发明双向DC-DC变换器的电路示意图。
[0017] 图2为本发明双向DC-DC变换器控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合说明书附图对本发明进一步说明。
[0019] 参照图1，一种可控的双向DC-DC变换器，包括主电路和控制电路，主电路与控制 电路连接；
[0020] 所述的主电路包括变压器T、电感L、电容C、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、 二极管VD4、场效应管VI、场效应管V2、场效应管V3,二极管VD1的阳极连接变压器T初级 绕组一端和场效应管VI的漏极，阴极连接场效应管VI的源极和输入端Ui-，场效应管VI的 栅极连接控制电路的驱动电路，二极管VD4的阳极连接输入端Ui-，阴极连接变压器T初级 绕组的一端，变压器T初级绕组的另一端连接输入端Ui+，二极管VD2的阳极连接场效应管 V2的源极、二极管VD3的阳极、电容C 一端、输出端Uo-，二极管VD2的阴极连接场效应管V2 的漏极和变压器T次级绕组一端，场效应管V2的栅极连接控制电路的驱动电路，二极管VD3 的阴极连接场效应管V3的漏极、变压器T次级绕组的另一端、电感L的一端，电感L的另一 端连接电容C的另一端、输入端Uo+ ;
[0021] 所述的控制电路包括驱动电路、电压电流采样和控制1C，控制1C 一端连接电压电 流采样，另一端连接驱动电路，电压电流采样另一端连接主电路的输出端，驱动电路另一端 连接主电路中的场效应管。
[0022] 参照图2,所述的双向DC-DC变换器的控制方法，包括以下步骤：
[0023] 步骤1):开始，上电准备；
[0024] 步骤2):初始化目标板，对硬件进行初始化；
[0025] 步骤3):升降压准备；
[0026] 步骤4):分为两个过程，升压变换和降压变换；
[0027] 在升压变换中，对采样电压信号进行A/D转换，根据设定的电压值，通过增量式数 字PI算法调节占空比的大小，控制输出端电压；
[0028] 在降压变换中，对采样电流信号进行A/D转换，根据设定的电流值，通过增量式数 字PI算法调节占空比的大小，控制输出端电流。
[0029] 本发明双向DC-DC变换器的工作原理为：
[0030] 正向工作时，第一阶段场效应管VI被控制电路触发导通，输入端电压加在初级绕 组上，铁芯磁化，铁芯磁通增长，变压器的励磁电流从零开始增加，此时，场效应管V2被控 制电路触发导通，场效应管V3截止，滤波电感电流线性增加；第二阶段，场效应管VI处于关 断状态，变压器初级、次级绕组中均无电流通过，此时变压器通过复位绕组进行复位，励磁 电流经过二极管VD4回馈到输入端，此时，二极管VD2和VD3均关断，滤波电感电流通过二 极管VD3续流；第三阶段，场效应管VI仍处于关断状态，场效应管V3被控制电路触发导通， 使得导通损耗大为降低，滤波电感电流继续经过场效应管V3续流，此阶段将持续到场效应 管V3被触发关断时结束；第四阶段，场效应管V3关断，但二极管VD3仍导通续流，变压器中 没有电流，此阶段直至场效应管VI被控制电路触发导通时结束，至此，正向工作一个工作 周期结束。
[0031] 反向工作时，第一阶段：场效应管V3被控制电路触发导通，场效应管V2关断，输出 端放电，电流流过电感L，电流线性增加，达到最大值，电能以磁能形式储存在L中；第二阶 段，场效应管V2被控制电路触发导通，场效应管V3关断，电感L中的磁能转化为电能，与输 出端一起向输出侧放电，至此，反向工作一个工作周期结束。
[0032] 本发明安全可靠，具有良好的电源特性，且采用全数字控。
【权利要求】
1. 一种可控的双向DC-DC变换器，包括主电路和控制电路，主电路与控制电路连接，其 特征在于： 所述的主电路包括变压器T、电感L、电容C、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极 管VD4、场效应管VI、场效应管V2、场效应管V3,二极管VD1的阳极连接变压器T初级绕组 一端和场效应管VI的漏极，阴极连接场效应管VI的源极和输入端Ui-，场效应管VI的栅极 连接控制电路的驱动电路，二极管VD4的阳极连接输入端Ui-，阴极连接变压器T初级绕组 的一端，变压器T初级绕组的另一端连接输入端Ui+，二极管VD2的阳极连接场效应管V2的 源极、二极管VD3的阳极、电容C 一端、输出端Uo-，二极管VD2的阴极连接场效应管V2的漏 极和变压器T次级绕组一端，场效应管V2的栅极连接控制电路的驱动电路，二极管VD3的 阴极连接场效应管V3的漏极、变压器T次级绕组的另一端、电感L的一端，电感L的另一端 连接电容C的另一端、输入端Uo+ ; 所述的控制电路包括驱动电路、电压电流采样和控制1C，控制1C 一端连接电压电流采 样，另一端连接驱动电路，电压电流采样另一端连接主电路的输出端，驱动电路另一端连接 主电路中的场效应管。
2. 根据权利要求1所述的双向DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1):开始，上电准备； 步骤2):初始化目标板，对硬件进行初始化； 步骤3):升降压准备； 步骤4):分为两个过程，升压变换和降压变换； 在升压变换中，对采样电压信号进行A/D转换，根据设定的电压值，通过增量式数字PI 算法调节占空比的大小，控制输出端电压； 在降压变换中，对采样电流信号进行A/D转换，根据设定的电流值，通过增量式数字PI 算法调节占空比的大小，控制输出端电流。
【文档编号】H02M3/335GK104158404SQ201410384664
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】蔡红专, 耿清凯 申请人:西京学院