一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种非对称隔离型AC‑DC变换器的运行状态控制方法及系统，包括：在电压外环中，根据给定输出电压参考值和输出电压采样值采用比例积分法控制输出电压值，并将输出电压值作为电流内环的输入电压值；在电流内环中，判断一个开关周期开始时刻的漏感电流是否为零，根据判断结果选择运行状态控制策略，根据已知参考电流值和输入电压值得到当前运行状态控制策略下的二次侧开关管占空比；根据预设的一次侧开关管占空比和二次侧占空比对变换器开关管进行控制。采用电压外环和电流内环结合的控制策略，在电路工作在升压状态下，实现功率因数校正和宽范围电压输出。

【技术实现步骤摘要】
一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法及系统
本专利技术涉及电力电子变换
，特别是涉及一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。由于电池的限制，其充电速度及便捷程度显著影响电动汽车的用户体验，因此电池充电为汽车厂商的研发重点。电动汽车的充电方式可分为充电桩充电和车载充电器充电两种方式，充电桩具有充电速度快，效率高的优点，但目前仍处于建设阶段，未能形成规模效应，不能充分满足电动汽车的充电需要。由于车载充电器便于携带、价格低廉，可以作为充电桩大规模建成前的过渡手段。目前主流车载充电器采用两级式拓扑，前级采用功率因数校正电路，后级采用隔离型DC-DC变换电路，但因为其需要使用两套控制器和大容量电解电容，导致成本偏高，寿命较短。针对这些问题，专利号：CN103986344A“单位功率因数单级AC-DC隔离变换器的控制系统及控制方法”中提出一种单级型隔离电路，可以应用于车载充电器，但是在该技术方案中未深入涉及该电路的控制，有待进一步的研究。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法及系统，采用电压外环和电流内环结合的控制策略，在电路工作在升压状态下，实现功率因数校正和宽范围电压输出。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法，包括：在电压外环中，根据给定输出电压参考值和输出电压采样值采用比例积分法控制输出电压值，并将输出电压值作为电流内环的输入电压值；在电流内环中，判断一个开关周期开始时刻的漏感电流是否为零，根据判断结果选择运行状态控制策略，根据已知参考电流值和输入电压值得到当前运行状态控制策略下的二次侧开关管占空比；根据预设的一次侧开关管占空比和二次侧占空比对变换器开关管进行控制。第二方面，本专利技术提供一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制系统，包括：外环控制模块，被配置为在电压外环中，根据给定输出电压参考值和输出电压采样值采用比例积分法控制输出电压值，并将输出电压值作为电流内环的输入电压值；内环控制模块，被配置为在电流内环中，判断一个开关周期开始时刻的漏感电流是否为零，根据判断结果选择运行状态控制策略，根据已知参考电流值和输入电压值得到当前运行状态控制策略下的二次侧开关管占空比；双极性控制模块，被配置为根据预设的一次侧开关管占空比和二次侧占空比对变换器开关管进行控制。第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法。第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术应用于非对称隔离型AC-DC变换器上，设计能够输出宽范围电压的控制策略，在电路工作在升压状态下，实现功率因数校正和宽范围电压输出。本专利技术中二次侧开关管占空比由控制输出电压的电压外环和实现功率因数校正的电流内环得到，采用电压外环和电流内环结合的控制策略，实现对非对称隔离型AC-DC变换器的控制。本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术实施例1提供的非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法示意图；图2为本专利技术实施例1提供的电路结构图；图3(a)-3(f)为本专利技术实施例1提供的断续运行状态各阶段电流流向图；图4(a)-4(f)为本专利技术实施例1提供的连续运行状态各阶段电流流向图；图5(a)-5(b)为本专利技术实施例1提供的断续运行状态相关波形图和连续运行状态相关波形图；图6(a)-6(b)为本专利技术实施例1提供的断续运行状态控制策略图和连续运行状态控制策略图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术做进一步说明。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1如图1所示，本实施例提供一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法，包括：在电压外环中，根据给定输出电压参考值和输出电压采样值采用比例积分法控制输出电压值，并将输出电压值作为电流内环的输入电压值；在电流内环中，判断一个开关周期开始时刻的漏感电流是否为零，根据判断结果选择运行状态控制策略，根据已知参考电流值和输入电压值得到当前运行状态控制策略下的二次侧开关管占空比；根据预设的一次侧开关管占空比和二次侧占空比对变换器开关管进行控制。在本实施例中，预设一次侧开关管S1～S4占空比为0.5，二次侧开关管S5、S6占空比由电压外环和电流内环控制输出；其中，电压外环采用PI控制，用于控制输出电压，电流内环包括断续运行状态电流控制和连续运行状态电流控制，用于实现功率因数校正，且由采样的电感电流决定运行状态控制策略。在本实施例中，如图2所示的电路结构图及图3(a)-3(f)、图4(a)-4(f)所示的电流流向图，该电路运行方式分为断续运行状态和连续运行状态，根据在一个开关周期内变压器漏感电流是否从零开始变化进行判断；在升压运行状态下，一个工频周期开始的一段时间内，电路工作于断续状态，断续运行状态下各个时间段内电流电压波形如图5(a)所示，各个时间段电压电流关系为：t0～t1阶段：t1～t2阶段：t2～t3阶段：t3～t4阶段：t4～t5阶段：t5～t6阶段：在输入电压继续增加且变压器漏感足够大时，电路进入连续运行状态，连续运行状态下，各个时间段内电流电压波形如图5(b)所示，各个时间段电压电流关系为：t0～t1阶段：t1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法，其特征在于，包括：/n在电压外环中，根据给定输出电压参考值和输出电压采样值采用比例积分法控制输出电压值，并将输出电压值作为电流内环的输入电压值；/n在电流内环中，判断一个开关周期开始时刻的漏感电流是否为零，根据判断结果选择运行状态控制策略，根据已知参考电流值和输入电压值得到当前运行状态控制策略下的二次侧开关管占空比；/n根据预设的一次侧开关管占空比和二次侧占空比对变换器开关管进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法，其特征在于，包括：
在电压外环中，根据给定输出电压参考值和输出电压采样值采用比例积分法控制输出电压值，并将输出电压值作为电流内环的输入电压值；
在电流内环中，判断一个开关周期开始时刻的漏感电流是否为零，根据判断结果选择运行状态控制策略，根据已知参考电流值和输入电压值得到当前运行状态控制策略下的二次侧开关管占空比；
根据预设的一次侧开关管占空比和二次侧占空比对变换器开关管进行控制。


2.如权利要求1所述的一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法，其特征在于，在电压外环中，采用比例积分法对经低通滤波器后的输出电压采样值与给定输出电压参考值进行运算后，将得到的输出电压值作为电流内环的输入电压值。


3.如权利要求1所述的一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法，其特征在于，所述运行状态控制策略包括断续运行状态控制策略和连续运行状态控制策略，根据一个开关周期内开始时刻的漏感电流是否为零进行判断。


4.如权利要求3所述的一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法，其特征在于，在断续运行状态控制策略下，根据已知电流参考值、输出电压采样值和输入电压采样值得到二次侧开关管占空比。


5.如权利要求4所述的一种非对称隔离型AC-DC变换器的运行状态控制方法，其特征在于，所述二次侧开关管占空比为：



其中，d为二次侧开关管占空比，Iref为已知电流参考值，Vo为输出电压采样值，vin为输入电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，周文正，李波，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37