一种双向dc/dc变流器的负载全范围软开关控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于DC/DC变换领域，涉及软开关控制问题，特别涉及一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法。
【背景技术】
[0002]双向DC/DC变流器是能够实现能量双向传输的直流到直流变换器。随着科技和生产的发展，对双向DC/DC变流器的需求日益增多。变流器主要应用于直流不停电电源系统、航空电源系统、直流电机驱动系统、混合能源电动汽车和电池能量回馈系统等应用场合。双向H桥结构的DC/DC变流器由于其高性能、高效率、本质隔离能力和内在的软开关特性，得到日益广泛的应用。虽然双向DC/DC变流器具有内在的软开关特性，但是功率器件的软开关条件与低压侧直流电压、扼流电感和负载大小有密切关系。当外部条件发生变化时，双向DC/DC变流器的软开关特性将有可能丧失，增大了变流器中开关器件的开关应力、增加了器件的开关损耗、降低了变流器的可靠性。
【发明内容】
[0003]鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，实现DC/DC电压大变比下的软开关和电能的高效转换。
[0004]为达到上述目的，本发明采取以下技术方案:
[0005]—种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，其执行步骤如下:
[0006](I)根据低压侧直流母线电压的工作范围，将其电压划分为4个区间，分别为[Vmin，Vl)，[Vl，V2)，[V2，V3)，[V3，Vmax];
[0007](2)启动控制器，采集变压器高压侧直流母线输入和输出电压、电流，以及低压侧直流母线输入和输出电压、电流，并进行A/D转换；
[0008](3)判断输入电压和输入电流是否超过允许值，若超过则停止控制器工作，进入保护模式，若输入电压和输入电流未超过允许值，进入充电模式或者回馈模式；
[0009](4)根据工作方式选定双向DC/DC变流器的能量传递方向，若能量由高压侧传向低压侧，则执行步骤5的充电模式，否则执行步骤6的回馈模式；
[0010](5)执行软启动，并判断输出电流是否达到额定电流，直到达到额定电流停止软启动，设定高、低压侧H桥的工作频率为f0，采用电压外环、电流内环的双闭环控制方式，通过调节高、低压侧H桥输出方波电压的相位差，实现低压侧直流母线电压恒定和能量传递，然后执彳T步骤3 ；
[0011](6)执行软启动，并判断输出电压是否达到额定电压，直到达到额定电压停止软启动，软启动完毕后，根据步骤I划分的低压侧直流母线电压区间，确定高、低压侧H桥的工作频率，如低压侧直流母线电压位于区间[Vmin，Vl)则设定高、低压侧H桥的工作频率为fl，如低压侧直流母线电压位于区间[VI，V2)则设定高、低压侧H桥的工作频率为f2，如低压侧直流母线电压位于区间[V2，V3)则设定高、低压侧H桥的工作频率为f3，如低压侧直流母线电压位于区间[V3，Vmax]则设定高、低压侧H桥的工作频率为f4，之后执行步骤3;
[0012](7)确定高、低压侧H桥的工作频率，如低压侧直流母线电压均不在步骤I划分的低压侧直流母线电压区间[Vmin，VI)，[VI，V2)，[V2，V3)，[V3，Vmax]中，则停止控制器工作，进入保护模式。
[0013]进一步地，所述f O、fl、f 2、f 3、f 4由变压器变比、低压侧直流母线电压数值、扼流电感数值和H桥并联的吸收回路的数值决定。
[0014]进一步地，所述步骤5和6执行软启动的方法为逐步增加驱动电路的占空比，实现双向DC/DC变流器的软启动。
[0015]本发明的优点和积极效果是:
[0016]本发明根据负载运行情况，动态调整H桥工作频率，提高软开关的频率范围，实现DC/DC电压大变比下的软开关和电能的高效转换，其稳定性好，可靠性高，性能优异。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法的拓扑结构。
[0018]图2为本发明的一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法的控制流程图。
【具体实施方式】
[0019]本发明提供一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，实现DC/DC电压大变比下的软开关和电能的高效转换。
[0020]为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0021]针对图1所示拓扑结构，本发明所述的一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，按如图2所示流程执行如下步骤:
[0022](I)根据低压侧直流母线电压的工作范围，将其电压划分为4个区间，分别为[Vmin，Vl)，[Vl，V2)，[V2，V3)，[V3，Vmax];
[0023](2)启动控制器，采集变压器高压侧直流母线输入和输出电压、电流，以及低压侧直流母线输入和输出电压、电流，并进行A/D转换；
[0024](3)判断输入电压和输入电流是否超过允许值，若超过则停止控制器工作，进入保护模式，若输入电压和输入电流未超过允许值，进入充电模式或者回馈模式；
[0025](4)根据工作方式选定双向DC/DC变流器的能量传递方向，若能量由高压侧传向低压侧，则执行步骤5的充电模式，否则执行步骤6的回馈模式；
[0026 ] (5)执行软启动，并判断输出电流是否达到额定电流，直到达到额定电流停止软启动，设定高、低压侧H桥的工作频率为f0，采用电压外环、电流内环的双闭环控制方式，通过调节高、低压侧H桥输出方波电压的相位差，实现低压侧直流母线电压恒定和能量传递，然后执彳T步骤3 ；
[0027](6)执行软启动，并判断输出电压是否达到额定电压，直到达到额定电压停止软启动，软启动完毕后，根据步骤I划分的低压侧直流母线电压区间，确定高、低压侧H桥的工作频率，如低压侧直流母线电压位于区间[Vmin，Vl)则设定高、低压侧H桥的工作频率为fl，如低压侧直流母线电压位于区间[VI，V2)则设定高、低压侧H桥的工作频率为f2，如低压侧直流母线电压位于区间[V2，V3)则设定高、低压侧H桥的工作频率为f3，如低压侧直流母线电压位于区间[V3，Vmax]则设定高、低压侧H桥的工作频率为f4，之后执行步骤3;
[0028](7)确定高、低压侧H桥的工作频率，如低压侧直流母线电压均不在步骤I划分的低压侧直流母线电压区间[Vmin，VI)，[VI，V2)，[V2，V3)，[V3，Vmax]中，则停止控制器工作，进入保护模式。
[0029 ] 本实施例中，所述f O、fl、f 2、f 3、f 4由变压器变比、低压侧直流母线电压数值、扼流电感数值和H桥并联的吸收回路的数值决定。
[0030]本实施例中，所述步骤5和6执行软启动的方法为逐步增加驱动电路的占空比，实现双向DC/DC变流器的软启动。
[0031]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，其特征在于，包括以下执行步骤: (1)根据低压侧直流母线电压的工作范围，将其电压划分为4个区间，分别为[Vmin，Vl)，[Vl，V2)，[V2，V3)，[V3，Vmax]; (2)启动控制器，采集变压器高压侧直流母线输入和输出电压、电流，以及低压侧直流母线输入和输出电压、电流，并进行A/D转换； (3)判断输入电压和输入电流是否超过允许值，若超过则停止控制器工作，进入保护模式，若输入电压和输入电流未超过允许值，进入充电模式或者回馈模式； (4)根据工作方式选定双向DC/DC变流器的能量传递方向，若能量由高压侧传向低压侧，则执行步骤5的充电模式，否则执行步骤6的回馈模式； (5)执行软启动，并判断输出电流是否达到额定电流，直到达到额定电流停止软启动，设定高、低压侧H桥的工作频率为fO，采用电压外环、电流内环的双闭环控制方式，通过调节高、低压侧H桥输出方波电压的相位差，实现低压侧直流母线电压恒定和能量传递，然后执行步骤3; (6)执行软启动，并判断输出电压是否达到额定电压，直到达到额定电压停止软启动，软启动完毕后，根据步骤I划分的低压侧直流母线电压区间，确定高、低压侧H桥的工作频率，如低压侧直流母线电压位于区间[Vmin，Vl)则设定高、低压侧H桥的工作频率为fl，如低压侧直流母线电压位于区间[VI，V2)则设定高、低压侧H桥的工作频率为f2，如低压侧直流母线电压位于区间[V2，V3)则设定高、低压侧H桥的工作频率为f3，如低压侧直流母线电压位于区间[V3，Vmax]则设定高、低压侧H桥的工作频率为f4，之后执行步骤3; (7)确定高、低压侧H桥的工作频率，如低压侧直流母线电压均不在步骤I划分的低压侧直流母线电压区间[Vmin，Vl)，[Vl，V2)，[V2，V3)，[V3，Vmax]中，则停止控制器工作，进入保护模式。2.权利要求1所述的一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，其特征在于:f O、fl、f 2、f 3、f 4由变压器变比、低压侧直流母线电压数值、扼流电感数值和H桥并联的吸收回路的数值决定。3.权利要求1所述的一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，其特征在于:所述步骤5和6执行软启动的方法为逐步增加驱动电路的占空比，实现双向DC/DC变流器的软启动。
【专利摘要】本发明是一种双向DC/DC变流器的负载全范围软开关控制方法，将双向DC/DC变流器划分为能量由高压侧传向低压侧和能量由低压侧传向高压侧两种模式，当能量由高压侧传向低压侧时，采用恒频工作方式实现高、低压侧H桥的软开关；当能量由低压侧传向高压侧时，将低压侧直流母线电压的工作范围划分为4个区域，根据变压器变比、低压侧直流母线电压数值、扼流电感数值、与H桥并联的吸收回路数值来确定高、低压侧H桥在每个区域的工作频率，并根据检测到的双向DC/DC变流器高、低压侧电压和电流的动态选择工作频率。该控制方法可以实现双向DC/DC变流器的负载全范围软开关，提高了变流器工作的稳定性和可靠性。
【IPC分类】H02M1/36, H02M3/28
【公开号】CN105634264
【申请号】CN201610059170
【发明人】唐雄民, 张淼, 陈思哲, 章云
【申请人】广东工业大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年1月28日