软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法及电路技术

本发明专利技术涉及一种软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法及控制电路，其中软开关双向直流变换器包括第一输入桥臂、第二输入桥臂、第一输出桥臂及第二输出桥臂，该控制方法包括：当所述软开关双向直流变换器处于降压模式时，根据所述第一输出桥臂的输出电压与预设电压的差值，调节所述第一输出桥臂的占空比；当所述第一输出桥臂的占空比达到第一预设阈值时，调节预设移相角的占空比，所述预设移相角为所述第一输入桥臂的触发脉冲超前于所述第一输出桥臂的触发脉冲的移相角。本发明专利技术能够以最优的效率控制软开关双向直流变换器，提升系统运行时的稳定性和可靠性。

Constant voltage control method and circuit of Buck mode in soft switching bidirectional DC converter

【技术实现步骤摘要】
软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法及电路
本专利技术涉及电气自动化
，特别是涉及一种软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法及电路。
技术介绍
随着能源危机日益加剧，对更高效率，更高功率密度，且宽输入输出范围的直流电源的需求越来越大。在小电流高频场合中，开关管开通和关断损耗构成了电路损耗的绝大部分，减小这部分损耗对进一步提高开关频率，提高功率密度具有重要意义。传统的变换器控制方法中开关管属于硬开通，在开通过程中电压电流均不为零，会产生电磁干扰和开通损耗，不适合用在高频、高效率、高功率密度的场合。目前，现有的技术中已经有了关于四开关升压-降压（Buck-Boost）变换器的软开关调制策略，但并没有给出其基于效率最优化的用于控制系统的具体控制方法。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法及电路，能够以最优的效率控制软开关双向直流变换器，提升系统运行时的稳定性和可靠性。本专利技术一方面提供一种软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法，所述软开关双向直流变换器包括：第一输入桥臂、第二输入桥臂、第一输出桥臂及第二输出桥臂；所述方法包括：当所述软开关双向直流变换器处于降压模式时，根据所述第一输出桥臂的输出电压与预设电压的差值，调节所述第一输出桥臂的占空比；当所述第一输出桥臂的占空比达到第一预设阈值时，调节预设移相角的占空比，所述预设移相角为所述第一输入桥臂的触发脉冲超前于所述第一输出桥臂的触发脉冲的移相角。在其中一个实施例中，所述方法还包括，根据所述第一占空比信号以及预设比值调节所述所述第一输入桥臂的占空比，其中，所述预设比值为所述第一输入桥臂的触发脉冲的占空比与所述第一输出桥臂的触发脉冲的占空比之间的比值。本专利技术另一方面还提供一种软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制电路，该控制电路包括：第一占空比调节电路，用于连接软开关双向直流变换器的第一输出桥臂，并在所述当所述软开关双向直流变换器处于降压模式时，根据所述第一输出桥臂的输出电压与预设电压的差值，调节所述第一输出桥臂的占空比；第二占空比调节电路，用于连接所述软开关双向直流变换器的第一输出桥臂和第一输入桥臂，并当所述第一输出桥臂的占空比达到第一预设阈值时，调节预设移相角的占空比，所述预设移相角为所述第一输入桥臂的触发脉冲超前于所述第一输出桥臂的触发脉冲的移相角。在其中一个实施例中，所述第一占空比调节电路包括：比例积分调节器，连接所述第一输出桥臂，用于采样所述第一输出桥臂的输出电压，并将所述第一输出桥臂的输出电压与预设电压作为差分输入信号，对所述差分输入信号进行比例积分调节处理，获得第一待处理信号；第一限幅电路，连接所述比例积分调节器和所述第一输出桥臂，用于对所述第一待处理信号进行第一限幅处理，获得第一占空比信号，并根据所述第一占空比信号控制所述第一输出桥臂的开关状态。在其中一个实施例中，所述第二占空比调节电路包括：第二限幅电路，与所述积分比例调节器连接，用于对所述第一待处理信号与所述第一预设阈值的差值进行第二限幅处理，获得第二待处理信号；调节电路，分别与所述第二限幅电路、所述第一输出桥臂和所述第一输入桥臂连接，用于对所述第二待处理信号依次进行比例调节处理和第三限幅处理，获得第二占空比信号，并根据所述第二占空比信号控制所述预设移相角的占空比。本专利技术通过调节软开关双向直流变换器在降压模式下第一输出桥臂触发脉冲的占空比和移相角φ对应的占空比，来调节电路的输出功率的大小，从而达到以最高的效率调节输出电压的目的，保障系统的稳定可靠运行。该方法与传统方法相比，在传输相同功率时有最小的导通损耗和关断损耗，不仅能在实现软开关基础上获得最高的能量变换效率，还能够减小电感值，实现更小的磁原件的体积，提高功率密度。附图说明图1为本专利技术一实施例的软开关双向直流变换器的电路结构示意图；图2为本专利技术一实施例的软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法的流程示意图；图3为本专利技术另一实施例的软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法的流程示意图；图4为本专利技术又一实施例的软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法的流程示意图；图5为本专利技术一实施例的软开关双向直流变换器中电感的电流波形图；图6为本专利技术一实施例的电压变比与占空比可调范围的关系曲线；图7为本专利技术另一实施例的电压变比与占空比可调范围的关系曲线；图8为本专利技术一实施例的软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制电路的模块框图；图9为本专利技术另一实施例的软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制电路的模块框图；图10为本专利技术又一实施例的软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制电路的模块框图；图11为本专利技术一实施例的软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制电路的逻辑原理图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在一个实施例中，本专利技术提供一种软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法，可应用于调节如图1所示的软开关双向直流变换器10。其中，该软开关双向直流变换器10至少包括：第一输入桥臂110、第二输入桥臂120、第一输出桥臂130及第二输出桥臂140，其中第一输入桥臂110和第二输入桥臂120连接形成输入半桥，第一输出桥臂130与第二输出桥臂140连接形成输出半桥。其中，输入半桥与输出半桥之间还连接有电感L，具体地，电感L的一端连接第一输入桥臂110与第二输入桥臂120的连接节点，电感L的另一端连接第一输出桥臂130与第二输出桥臂140的连接节点。其中，输入半桥与输出半桥共地，即，输入半桥的接地点与输出半桥的接地点相连。可选地，上述四个桥臂分别由至少一个开关管组成，该开关管可包括但不限于MOS管、场效应晶体管、三极管等中的至少一种。其中，第一输入桥臂110中的开关管与第二输入桥臂120中的开关管互补导通，第一输出桥臂的开关管S与第二输出桥臂的开关管互补导通。可选地，如图1所示，软开关双向直流变换器10还包括输入电容C1和输出电容C2，其中，输入电容C1与输入半桥并联，输出电容C2与输出半桥并联。在一个实施例中，以该软开关双向直流变换器10中第一输入桥臂110包括开关管S1、第二输入桥臂120包括开关管S2、第一输出桥臂130包括开关管S3、第二输出桥臂140包括开关管S4为例，此时，如图2所示，本专利技术提供的一种应用于该软开关双向直流变换器10的控制方法可包括以下步骤：S210，当软开关双向直流变换器处于降压模式时，根据第一输出桥臂的输出电压与预设电压的差值，调节第一输出桥臂的占空比。其中，当软开关双向直流变换器的输出电压V2小于或等于输入电压V1（即n=V2/V1≤1）时，该软开关双向直流变换器工作在降压模式。此时，根据第一输出桥臂13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法，其特征在于，所述软开关双向直流变换器包括：第一输入桥臂、第二输入桥臂、第一输出桥臂及第二输出桥臂；所述方法包括：/n当所述软开关双向直流变换器处于降压模式时，根据所述第一输出桥臂的输出电压与预设电压的差值，调节所述第一输出桥臂的占空比；/n当所述第一输出桥臂的占空比达到第一预设阈值时，调节预设移相角的占空比，所述预设移相角为所述第一输入桥臂的触发脉冲超前于所述第一输出桥臂的触发脉冲的移相角。/n

【技术特征摘要】
1.一种软开关双向直流变换器的降压模式恒电压控制方法，其特征在于，所述软开关双向直流变换器包括：第一输入桥臂、第二输入桥臂、第一输出桥臂及第二输出桥臂；所述方法包括：
当所述软开关双向直流变换器处于降压模式时，根据所述第一输出桥臂的输出电压与预设电压的差值，调节所述第一输出桥臂的占空比；
当所述第一输出桥臂的占空比达到第一预设阈值时，调节预设移相角的占空比，所述预设移相角为所述第一输入桥臂的触发脉冲超前于所述第一输出桥臂的触发脉冲的移相角。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在调节所述第一输出桥臂的占空比时，控制所述预设移相角的占空比维持不变；
在调节所述预设移相角的占空比时，控制所述第一输出桥臂的占空比维持不变。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一输出桥臂的输出电压与预设电压的差值，调节所述第一输出桥臂的占空比，包括：
采样所述第一输出桥臂的输出电压，并计算所述第一输出桥臂的输出电压与所述预设电压的差值；
对所述差值进行比例积分调节处理，获得第一待处理信号；
对所述第一待处理信号进行第一限幅处理，获得第一占空比信号；
根据所述第一占空比信号控制所述第一输出桥臂的开关状态。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一限幅处理用于限制所述第一占空比信号的上限不超过所述第一预设阈值。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调节预设移相角的占空比，包括：
对所述第一待处理信号与所述第一预设阈值的差值进行第二限幅处理，获得第二待处理信号；
对所述第二待处理信号依次进行比例调节处理和第三限幅处理，获得第二占空比信号；
根据所述第二占空比信号控制所述预设移相角的占空比。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二限幅处理用于限制所述第二待处理信号的下限不低于0；
所述第三限幅处理用于限制...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海波，李睿，韩啸，张胜发，李锡光，阳志超，乔良，
申请(专利权)人：东莞市恒信第三代半导体研究院，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：广东;44