双向非隔离DCDC拓扑控制电路及相关装置的制作方法

本技术属于新能源产业的用于直流和直流之间转换的，具体涉及一种双向非隔离dcdc拓扑控制电路及相关装置。

背景技术：

1、目前，随着新能源行业和新型电池的大力发展，电力能源转换的形式从传统的单向流动逐渐变成双向流动，从而推动新型电力能源的应用场景越来越丰富。双向非隔离dcdc电源对比与双向隔离dcdc电源，其转化效率更高，设计成本更低。然而众多的非隔离dcdc电源拓扑中，都存在着以下一个或者多个问题：1、输入电压和输出电压的升降压方向固定；2、输入端正负极和输出端正负极之间存在直通线，从而导致该拓扑在多模块并联时存在不可抑制的环流；3、单个器件电压应力较高，不适合做输入输出高电压设计。

技术实现思路

1、本技术提出了一种双向非隔离dcdc拓扑控制电路及相关装置，以期提高此类双向非隔离直流转直流拓扑电路在电压升降操作的全面性和在电路设计上的灵活性。

2、第一方面，本技术实施方式提供了一种双向非隔离dcdc拓扑控制电路，所述双向非隔离dcdc拓扑控制电路包括双向非隔离dcdc拓扑电路，其中，所述双向非隔离dcdc拓扑电路包括：输入电压、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一输入电容、第二输入电容、第一输出电容、第二输出电容、第一储能电感、第二储能电感以及输出电压；

3、所述输入电压的正极分别与所述第一输入电容的第一接口和所述第一开关管的第三接口连接；

4、所述第一输入电容的第二接口与所述第二输入电容的第五接口连接；

5、所述第二输入电容的第六接口分别与所述输入电压的负极和所述第二开关管的第七接口连接；

6、所述第二开关管的第八接口分别与所述第二储能电感的第九接口和所述第四开关管的第十九接口连接；

7、所述第二储能电感的第十接口与所述第一储能电感的第十一接口连接；所述第一储能电感的第十二接口分别与所述第一开关管的第四接口和所述第三开关管的第十三接口连接；

8、所述第三开关管的第十四接口分别与所述第一输出电容的第十五接口和所述输出电压的负极连接；

9、所述第一输出电容的第十六接口与所述第二输出电容的第十七接口连接；

10、所述第二输出电容的第十八接口分别与所述第四开关管的第二十接口和所述输出电压的负极连接；

11、将所述第一输入电容的所述第二接口、所述第二输入电容的所述第五接口分别与所述第一输出电容的所述第十六接口、所述第二输出电容的所述第十七接口连接，并与所述第一储能电感的所述第十一接口和所述第二储能电感的所述第十接口连接以形成结点o。

12、在一个可能的示例中，所述双向非隔离dcdc拓扑控制电路还包括驱动控制模块；

13、所述驱动控制模块与所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管耦合连接，所述驱动控制模块用于发送驱动开关管信号以控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管的导通或者关断。

14、在一个可能的示例中，所述驱动控制模块的控制模式包括交错发波控制模式，所述驱动开关管信号包括第一驱动开关管信号和第二驱动开关管信号，在所述交错发波控制模式下，所述驱动控制模块用于发送驱动开关管信号以控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管的导通或者关断，包括：

15、所述驱动控制模块用于发送所述第一驱动开关管信号以控制所述第一开关管和所述第三开关管的导通或者关断；以及，所述驱动控制模块用于发送所述第二驱动开关管信号以控制所述第二开关管和所述第四开关管的导通或者关断。

16、在一个可能的示例中，所述驱动控制模块的控制模式包括同步发波控制模式，在所述同步发波控制模式下，所述驱动控制模块用于发送驱动开关管信号以控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管的导通或者关断，包括：

17、所述驱动控制模块用于发送驱动开关管信号以控制所述第一开关管和所述第二开关管同步导通或关断，以及控制所述第三开关管和所述第四开关管同步导通或关断。

18、在一个可能的示例中，所述双向非隔离dcdc拓扑控制电路还包括输入电压采样模块、输出电压采样模块，输出电流采样模块、输出电压均压补偿模块、调制发生器模组、环路补偿计算模组；其中，所述输入电压采样模块与所述第一输入电容和所述第二输入电容并联耦合，所述输出电压采样模块与所述第一输出电容和所述第二输出电容并联耦合，所述输入电压采样模块与所述调制发生器模组连接，所述输出电压采样模块分别与所述环路补偿计算模组和所述输出电压均压补偿模块连接，所述输出电流采样模块与所述输出电压串联耦合，所述输出电流采样模块与所述环路补偿计算模组连接，所述调制发生器模组分别与所述输出电压均压补偿模块、所述环路补偿计算模组以及所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管连接；

19、所述输入电压采样模块用于采样所述第一输入电容的第一输入电容电压和所述第二输入电容的第二输入电容电压，以及根据所述第一输入电容电压和所述第二输入电容电压确定输入总电压；

20、所述输入电压采样模块用于采样所述第一输出电容的第一输出电容电压和所述第二输出电容的第二输出电容电压，以及根据所述第一输出电容电压和所述第二输出电容电压确定输出总电压和输出电压差值；

21、所述输出电流采样模块用于采样所述输出电压对应的输出总电流；

22、所述输出电压均压补偿模块用于根据所述输出电压采样模块确定的所述输出电压差值；以及，将所述输出电压差值和预存的输出电压均压补偿系数相乘得到均压补偿结果；

23、所述环路补偿计算模组用于根据所述输出电压采样模块确定的所述输出总电压和所述输出电流采样模块采样的所述输出总电流得到环路输出结果；

24、所述调制发生器模组用于根据所述环路补偿计算模组确定的所述环路输出结果、所述输出电压均压补偿模块确定的所述均压补偿结果、所述输入电压采样模块确定的所述输入总电压和所述输出电压采样模块确定的所述输出总电压确定出每个开关管对应的发波占空比，所述每个开关管对应的发波占空比包括所述第一开关管对应的第一发波占空比、所述第二开关管对应的第二发波占空比、所述第三开关管对应的第三发波占空比和所述第四开关管对应的第四发波占空比；以及，根据所述第一发波占空比、所述第二发波占空比、所述第三发波占空比和所述第四发波占空比向所述每个开关管发送驱动管信号以控制对应的开关管的导通或者关断。

25、在一个可能的示例中，所述环路补偿计算模组包括电压环环路输出结果计算模块、电流环环路输出结果计算模块和最小值确定模块，所述电压环环路输出结果计算模块包括电压采样计算补偿器和输出电压环环路补偿器，所述电流环环路输出结果计算模块包括电流采样计算补偿器和输出电流环环路补偿器；以及，所述最小值确定模块分别与所述电压环环路输出结果计算模块和所述电流环环路输出结果计算模块连接；

26、所述电压环环路输出结果计算模块用于通过所述电压采样计算补偿器根据所述输出总电压和预存的输出电压给定值计算补偿得到电压误差值；以及，通过所述输出电压环环路补偿器根据所述电压误差值得到电压环输出结果；

27、所述电流环环路输出结果计算模块用于通过所述电流采样计算补偿器根据所述输出总电流和预存的输出电流给定值计算补偿得到电流误差值；以及，通过所述输出电流环环路补偿器根据所述电流误差值得到电流环输出结果；

28、所述最小值确定模块用于确定所述电压环输出结果和所述电流环输出结果中数值最小的输出结果，将所述数值最小的输出结果作为所述环路输出结果，其中，所述数值最小的输出结果为所述电压环输出结果或所述电流环输出结果。

29、在一个可能的示例中，所述调制发生器模组包括第一调制发生器、第二调制发生器、第三调制发生器、第四调制发生器和发波占空比计算模块；其中，所述发波占空比计算模块分别与所述第一调制发生器、所述第二调制发生器、所述第三调制发生器和所述第四调制发生器连接，所述第一调制发生器与所述第一开关管连接，所述第二调制发生器与所述第二开关管连接，所述第三调制发生器与所述第三开关管连接，所述第四调制发生器与所述第四开关管连接；

30、所述发波占空比计算模块用于将所述均压补偿结果和所述环路输出结果相减得到所述第一发波占空比；以及，将所述均压补偿结果和所述环路输出结果相加得到所述第二发波占空比；以及，将所述第一发波占空比和所述输入总电压与所述输出总电压的比值相乘得到所述第三发波占空比；以及，将所述第三发波占空比和所述输入总电压与所述输出总电压的比值相乘得到所述第四发波占空比；

31、所述第一调制发生器用于根据所述第一发波占空比向所述第一开关管发送驱动管信号；

32、所述第二调制发生器用于根据所述第二发波占空比向所述第二开关管发送驱动管信号；

33、所述第三调制发生器用于根据所述第三发波占空比向所述第三开关管发送驱动管信号；

34、所述第四调制发生器用于根据所述第四发波占空比向所述第四开关管发送驱动管信号。

35、在一个可能的示例中，当所述输入电压的两端电压大于所述输出电压的两端电压时，所述电路为降压电路；当所述输入电压的两端电压小于所述输出电压的两端电压时，所述电路为升压电路。

36、在一个可能的示例中，所述输入电压的极性与所述输出电压的极性相反。

37、第二方面，本技术实施方式提供了一种电子设备，包括如第一方面所述的双向非隔离dcdc拓扑控制电路。

38、可以看出，本技术实施方式提供的双向非隔离dcdc拓扑控制电路可以同时避免目前的非隔离直流转直流拓扑电路所存在的诸多问题，即能够实现同时升压和降压，也能够保证各开关器件的电压应力均衡，并且通过将输入和输出由电容中点连接的设计，有效解决的多模块并联环流的问题。且，在本技术实施方式提供的双向非隔离dcdc拓扑电路的基础上，可以通过环路闭环控制设计来实现对输出电压和输出电流的稳定控制，进而实现输出半母线的均压设计功能。