一种高效率脉冲负载电源及其电压滞环控制方法技术

本发明专利技术公开了一种高效率脉冲负载电源及其电压滞环控制方法，所述电压滞环控制方法包括：利用采样电路采集连接在电源与负载之间的交错并联型双向buck/boost变换器的负载端电压；将所述交错并联型双向buck/boost变换器的负载端电压与预先设定的boost低压给定值、boost高压给定值、buck低压给定值和buck高压给定值进行比较，并根据比较结果产生相应的方波脉冲控制电压；将所述方波脉冲控制电压进行放大并传输至所述交错并联型双向buck/boost变换器中的开关管处，以利用电压滞环控制算法控制所述开关管的通断。本发明专利技术采用电压滞环双位控制方式，在该控制模式下，系统中开关管的动作次数明显降低，从而减小了系统的开关损耗，提高了系统的工作效率。提高了系统的工作效率。提高了系统的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效率脉冲负载电源及其电压滞环控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子变换器与控制
，具体涉及一种高效率脉冲负载电源及其电压滞环控制方法。

技术介绍

[0002]双向buck/boost变换器具有效率高、功率密度大、结构简单等优点，具有能量双向传输功能，适用于各类供电系统，如雷达基站供电系统、车载电池、光伏并网系统、风力发电系统、等供电系统。结合交错并联技术，可以对双向buck/boost变换器进行扩容和倍频，从而提高系统的开关频率，以减小输出纹波、减小磁性元件体积，提高系统功率密度。
[0003]工作效率和开关损耗是开关电源中极其重要的一项指标。开关损耗，即开关管开通和关断时的无功损耗，在双向buck/boost变换器中，可以通过系统的参数设计使其工作在CRM(临界导通)模式，达到开关管零电流导通的效果，以最小化开通损耗，但开关管的关断损耗只能通过添加辅助电路的方式进行减小，再加上各类辅助电路往往体积过大，不利于系统的高功率密度化、集成化。当对开关电源系统集成度要求较高时，系统的工作效率往往难以突破瓶颈。尤其在脉冲负载等应用场合，往往不需要持续的开关动作。
[0004]脉冲型负载是非线性负载中比较常见的一种，不仅具有短时高负荷的特点，还具备一定的周期性。如雷达、地基导航、广播系统以及各类通信设备等均属于脉冲型负载，主要特点表现为瞬时功率的峰值较大而平均值低。普通的开关电源难以满足该种用电需求，或呈现出工作效率不高的特点。而交错并联型双向buck/boost变换器不仅工作容量大，并且系统总纹波较小，满足脉冲型负载的用电需求。
[0005]尽管交错并联双向buck/boost变换器已广泛应用于各类电源系统，但由于缺乏针对性的控制方法，传统的双向buck/boost变换器往往采用PI(比例、积分)闭环控制模式。当应用在脉冲型负载时，此类负载具有间歇工作的特性，其负载时轻时重，传统的控制模式往往不能满足其负载变换时的工作效率。传统控制模式往往使双向buck/boost变换器持续工作，开关管持续开关，不必要的持续动作，会使得系统持续产生较大的开关损耗，呈现出系统无功功率不变，总功率减小的现象，从而造成系统的效率逐步降低。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术引入电压滞环控制算法，提供了一种高效率脉冲负载电源及其电压滞环控制方法，在不增加任何辅助硬件结构的基础上，减小了开关管的动作次数，较好的满足了脉冲型负载的用电需求，并能够保持高效、高功率密度的特点。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术的一个方面提供了一种高效率脉冲负载电源的电压滞环控制方法，包括：
[0008]S1：利用采样电路采集连接在电源与负载之间的交错并联型双向buck/boost变换器的负载端电压；
[0009]S2：将所述交错并联型双向buck/boost变换器的负载端电压与预先设定的boost
低压给定值、boost高压给定值、buck低压给定值和buck高压给定值进行比较，并根据比较结果产生相应的方波脉冲控制电压；
[0010]S3：将所述方波脉冲控制电压进行放大并传输至所述交错并联型双向buck/boost变换器中的开关管处，以利用电压滞环控制算法控制所述开关管的通断。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，在所述S1之前还包括：
[0012]预先设定和调节所述交错并联型双向buck/boost变换器的boost低压给定值、boost高压给定值、buck低压给定值和buck高压给定值，以调整电压滞环控制的环宽。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，利用电压滞环控制算法控制所述开关管的通断，包括：
[0014]当采集到的负载端电压值小于所述boost低压给定值时，所述交错并联型双向buck/boost变换器工作在boost模式，使得电源向负载供电；
[0015]当所述负载端电压值大于所述boost高压给定值时，所述boost模式终止，使得所述电源停止向所述负载供电；
[0016]当所述负载端电压值大于所述buck高压给定值时，所述交错并联型双向buck/boost变换器进入buck模式，使得所述负载放电；
[0017]当所述负载端电压值小于所述buck低压给定值时，所述buck模式终止，使得所述负载停止放电；
[0018]当所述负载端电压值介于所述boost低压给定值与所述buck高压给定值之间时，所述开关管保持当前状态。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述负载为脉冲型负载。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，当负载端电压值一旦低于boost低压给定值，boost模式开启，由电源通过所述交错并联型双向buck/boost变换器为脉冲负载提供能量；直至负载端电压达到boost高压给定值，boost模式结束；其余时刻所述交错并联型双向buck/boost变换器的开关管均关闭。
[0021]本专利技术的另一方面提供了一种高效率脉冲负载电源，包括交错并联型双向buck/boost变换器、驱动电路、采样电路和控制电路，其中，
[0022]所述交错并联型双向buck/boost变换器连接在电源与负载之间，用于实现电源与负载之间的电压变换与能量的双向传输；
[0023]所述采样电路连接所述交错并联型双向buck/boost变换器靠近所述负载的一端，用于采集所述交错并联型双向buck/boost变换器的负载端电压；
[0024]所述控制电路连接所述采样电路，用于将所述交错并联型双向buck/boost变换器的负载端电压与预先阈值进行比较，并根据比较结果产生方波脉冲控制电压；
[0025]所述驱动电路连接在所述控制电路与所述交错并联型双向buck/boost变换器之间，用于将所述控制电路产生的方波脉冲控制电压进行放大并传输至所述交错并联型双向buck/boost变换器中的开关管；
[0026]所述交错并联型双向buck/boost变换器中的开关管基于电压滞环控制算法实现通断。
[0027]在本专利技术的一个实施例中，所述预设阈值包括设定的boost低压给定值、boost高压给定值、buck低压给定值和buck高压给定值。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，所述电压滞环控制算法具体包括：
[0029]当所述采样电路采集到的负载端电压值小于所述boost低压给定值时，控制所述交错并联型双向buck/boost变换器工作在boost模式，使得所述电源向所述负载供电；
[0030]当所述负载端电压值大于所述boost高压给定值时，控制所述boost模式终止，使得所述电源停止向所述负载供电；
[0031]当所述负载端电压值大于所述buck高压给定值时，控制所述交错并联型双向buck/boost变换器进入buck模式，使得所述负载放电；
[0032]当所述负载端电压值小于所述buck低压给定值时，控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效率脉冲负载电源的电压滞环控制方法，其特征在于，包括：S1：利用采样电路采集连接在电源与负载之间的交错并联型双向buck/boost变换器的负载端电压；S2：将所述BBC变换器的负载端电压与预先设定的boost低压给定值、boost高压给定值、buck低压给定值和buck高压给定值进行比较，并根据比较结果产生相应的方波脉冲控制电压；S3：将所述方波脉冲控制电压进行放大并传输至所述交错并联型双向buck/boost变换器中的开关管处，以利用电压滞环控制算法控制所述开关管的通断。2.根据权利要求1所述的高效率脉冲负载电源的电压滞环控制方法，其特征在于，在所述S1之前还包括：预先设定和调节所述交错并联型双向buck/boost变换器的boost低压给定值、boost高压给定值、buck低压给定值和buck高压给定值，以调整电压滞环控制的环宽。3.根据权利要求1所述的高效率脉冲负载电源的电压滞环控制方法，其特征在于，利用电压滞环控制算法控制所述开关管的通断，包括：当采集到的负载端电压值小于所述boost低压给定值时，所述交错并联型双向buck/boost变换器工作在boost模式，使得电源向负载供电；当所述负载端电压值大于所述boost高压给定值时，所述boost模式终止，使得所述电源停止向所述负载供电；当所述负载端电压值大于所述buck高压给定值时，所述交错并联型双向buck/boost变换器进入buck模式，使得所述负载放电；当所述负载端电压值小于所述buck低压给定值时，所述buck模式终止，使得所述负载停止放电；当所述负载端电压值介于所述boost低压给定值与所述buck高压给定值之间时，所述开关管保持当前状态。4.根据权利要求1至3中任一项所述的高效率脉冲负载电源的电压滞环控制方法，其特征在于，所述负载为脉冲型负载。5.根据权利要求4所述的高效率脉冲负载电源的电压滞环控制方法，其特征在于，当负载端电压值一旦低于boost低压给定值，boost模式开启，由电源通过所述交错并联型双向buck/boost变换器为脉冲负载提供能量；直至负载端电压达到boost高压给定值，boost模式结束；其余时刻所述交错并联型双向buck/boost变换器的开关管均关闭。6.一种高效率脉冲负载电源，其特征在于，包括交错并联型双向buck/boost变换器(1)、驱动电路(2)、采样电路(3)和控制电路(4)，其中，所述交错并联型双向buck/boost变换器(1)连接在电源(5)与负载(6)之间，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙乐嘉，林欣凯，张艺蒙，张玉明，薛璇，张少华，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：