软开关双向直流变换器的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种软开关双向直流变换器的控制方法及控制电路，其中输入半桥、输出半桥及连接在所述输入半桥和所述输出半桥之间的电感；所述方法包括：获取一假定电感值；根据所述假定电感值以及所述软开关双向直流变换器的特定参数，确定关于所述预设移相角对应占空比的方程；根据所述方程的解调整所述假定电感值，并根据调整后的假定电感值更新所述方程，直至所述方程的解在预设范围内；当所述方程的解在预设范围内时，根据当前的假定电感值设定所述电感的电感值。本发明专利技术可实现在软开关基础上获得最高的能量变换效率，并减小电感值，实现更小的磁原件的体积，提高功率密度，具有低损耗，低成本，高开关频率，高功率密度的优点。

Control method of soft switching bidirectional DC converter

【技术实现步骤摘要】
软开关双向直流变换器的控制方法
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控制方法。
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控制方法，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控制方法，所述软开关双向直流变换器包括输入半桥、输出半桥及连接在所述输入半桥和所述输出半桥之间的电感；所述方法包括：获取一假定电感值；根据所述假定电感值以及所述软开关双向直流变换器的特定参数，确定关于所述预设移相角对应占空比的方程，所述预设移相角为所述输入半桥的触发脉冲超前于所述输出半桥的触发脉冲的移相角；根据所述方程的解调整所述假定电感值，并根据调整后的假定电感值更新所述方程，直至所述方程的解在预设范围内；当所述方程的解在预设范围内时，根据当前的假定电感值设定所述电感的电感值。在一个实施例中，所述根据所述假定电感值以及所述软开关双向直流变换器的特定参数，确定关于所述预设移相角对应占空比的方程，包括：根据所述假定电感值以及所述软开关双向直流变换器的特定参数，计算所述假定电感值对应的电感电流值；根据所述电感电流值、所述软开关双向直流变换器的特定参数以及所述电感值与所述软开关双向直流变换器的预设移相角对应占空比之间的关系，获得关于所述预设移相角对应占空比的方程。在一个实施例中，所述特定参数包括所述软开关双向直流变换器的裕量、升压比、降压比、最大输入电压、最大功率、工作周期、各桥臂的寄生电容、至少一个桥臂的最大占空比中的至少一种。在一个实施例中，所述方程为一元二次方程。在一个实施例中，在根据所述方程的解调整所述假定电感值之前，所述方法还包括：判断所述方程是否有解；若所述方程无解，则调整所述假定电感值直至所述方程有解。在一个实施例中，所述调整所述假定电感值直至所述方程有解，具体为：减小所述假定电感值并根据减小后的假定电感值判断所述方程是否有解，直至判断结果为所述方程有解。在一个实施例中，所述根据所述方程的解调整所述假定电感值，包括：若所述方程有解，则根据所述方程的解调整所述假定电感值。在一个实施例中，所述根据所述方程的解调整所述假定电感值，包括：当所述方程的解大于所述预设范围的上限值时，减小所述假定电感值；当所述方程的解小于所述预设范围的下限值时，增大所述假定电感值。在一个实施例中，所述方程的解为所述预设移相角对应占空比的理论值。在一个实施例中，所述方法还包括：根据所述方程的解调整所述预设移相角的占空比。本专利技术本专利技术通过根据假定电感值求解关于预设移相角和电感电流的方程，并调整假定电感值的大小直至方程的解满足要求，进而确认出满足效率最优化要求的最小电感值，实现在软开关基础上获得最高的能量变换效率，并减小电感值，实现更小的磁原件的体积，提高功率密度。由于本申请可以采用较小的电感，因此具有低损耗，低成本，高开关频率，高功率密度的优点。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控制方法的流程示意图。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包括输入半桥110、输出半桥120和电感L，其中电感L连接在输入半桥110与输出半桥120之间。具体地，输入半桥110包括第一输入桥臂111和第二输入桥臂112，输出半桥120包括第一输出桥臂121和第二输出桥臂122。具体地，电感L的一端连接第一输入桥臂111与第一输入桥臂112的连接节点，电感L的另一端连接第一输出桥臂121与第二输出桥臂122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111中的开关管与第一输入桥臂112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110并联，输出电容C2与输出半桥120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111包括开关管S1、第一输入桥臂112包括开关管S2、第一输出桥臂121包括开关管S3、第二输出桥臂122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，获取一假定电感值。可选地，可随机获取一电感值，或者从预设的多个电感值中选取一个作为假定电感值。S220，根据所述假定电感值以及所述软开关双向直流变换器的特定参数，确定关于所述预设移相角对应占空比的方程，其中，所述预设移相角为输入半桥的触发脉冲超前于输出半桥的触发脉冲的移相角，即，第一输入桥臂的触发脉冲超前于第一输出桥臂的触发脉冲的移相角。具体地，所述软开关双向直流变换器的特定参数包括其裕量、升压比、降压比、最大输入电压、最大功率、工作周期、各桥臂的寄生电容、至少一个桥臂的最大占空比等至少一种。可根据电感L的电感值和预设移相角对应占空比与上述各特定参数之间的关系，得到关于该预设移相角对应占空比的方程，在该方程中，将该假定电感值假设为电感L的电感值。具体地，该方程为一元二次方程。S230，根据所述方程的解调整所述假定电感值，并根据调整后的假定电感值更新所述方程，直至所述方程的解在预设范围内。其中，调整该假定电感值可以是增大该假定电感值或减小该假定电感值。根据该方程的解调整该假定电感值，可以包括以下至少一种情形：根据该方程是否有解，增大该假定电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软开关双向直流变换器的控制方法，其特征在于，所述软开关双向直流变换器包括输入半桥、输出半桥及连接在所述输入半桥和所述输出半桥之间的电感；所述方法包括：/n获取一假定电感值；/n根据所述假定电感值以及所述软开关双向直流变换器的特定参数，确定关于所述预设移相角对应占空比的方程，所述预设移相角为所述输入半桥的触发脉冲超前于所述输出半桥的触发脉冲的移相角；/n根据所述方程的解调整所述假定电感值，并根据调整后的假定电感值更新所述方程，直至所述方程的解在预设范围内；/n当所述方程的解在预设范围内时，根据当前的假定电感值设定所述电感的电感值。/n

【技术特征摘要】
1.一种软开关双向直流变换器的控制方法，其特征在于，所述软开关双向直流变换器包括输入半桥、输出半桥及连接在所述输入半桥和所述输出半桥之间的电感；所述方法包括：
获取一假定电感值；
根据所述假定电感值以及所述软开关双向直流变换器的特定参数，确定关于所述预设移相角对应占空比的方程，所述预设移相角为所述输入半桥的触发脉冲超前于所述输出半桥的触发脉冲的移相角；
根据所述方程的解调整所述假定电感值，并根据调整后的假定电感值更新所述方程，直至所述方程的解在预设范围内；
当所述方程的解在预设范围内时，根据当前的假定电感值设定所述电感的电感值。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述假定电感值以及所述软开关双向直流变换器的特定参数，确定关于所述预设移相角对应占空比的方程，包括：
根据所述假定电感值以及所述软开关双向直流变换器的特定参数，计算所述假定电感值对应的电感电流值；
根据所述电感电流值、所述软开关双向直流变换器的特定参数以及所述电感值与所述软开关双向直流变换器的预设移相角对应占空比之间的关系，获得关于所述预设移相角对应占空比的方程。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定参数包括所述软开关双向直流变换器的裕量、升压比、降压比、最大输入电压、最大功率、工作周期、各桥臂的寄生电容、至少一个桥臂的最大...

【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，
类型：发明
国别省市：广东;44