宽输入Buck-Boost斩波控制电路及控制方法技术

本发明专利技术提供一种宽输入Buck

【技术实现步骤摘要】
宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路及控制方法


[0001]本专利技术涉及电路控制
，尤其涉及一种宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路及控制方法。

技术介绍

[0002]由于新能源的输出功率不稳定，需要宽范围输入的DC/DC变换器来改善输出特性。随着航空器信息化水平的日益提高，对高可靠、小体积的各类DC/DC变换器的需求也日益迫切。
[0003]在高端工业化电子设备如云端服务器、通信等，供电平台是建立在分布式电力系统结构之上的。这种结构需要通过隔离的DC/DC变换器将宽范围变化的输入电压转换为设备可直接使用的稳定直流电压。另外，为防止重要数据丢失一般采用不间断供电的方式，很多系统需配置大容量蓄电池，根据蓄电池的充放电特性，在蓄电池与输入母线之间的DC/DC变换器也需要有适应宽输入电压范围的能力。
[0004]随着煤矿井下自动化程度提高，各种监测、通信设备用于1100V的供电电压，部分煤矿要求矿用电源能够直接接入1100V供电系统中，对宽输入DC/DC变换器的需求也越来越大。
[0005]LLC(Resonant Converters，谐振转换电路)谐振变换器是宽输入DC(Direct Current，直流)/DC变换器的一个重要研究方向。LLC谐振变换器效率高，电磁干扰小，能够实现原边开关管零电压开通(Zero Voltage Switch，ZVS)和副边整流二极管零电流关断(Zero Current Switch，ZCS)，但无法适用较宽输入电压范围场合，所以近年来对LLC谐振变换器宽范围运行适应性问题进行的研究呈逐渐增多的态势。主要的变换方法有半桥三电平ZVS PWM DC/DC变换器、三电平LLC串联谐振DC/DC变换器和复合式全桥三电平LLC谐振变换器等，但用的器件多，结构和控制都相对复杂。
[0006]为了简化结构并满足便携式供电系统宽输入和高功率密度的发展趋势，不少学者对具有宽输入电压特性的Buck
‑
Boost变换器展开了研究。有学者提出了一种输入输出同极性的宽输入电压范围Buck
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Boost变换器，引入了储能电容C以拓宽输入电压范围，两个储能电感为负载提供能量；还有学者提出了一种适用于电动汽车供电系统的高效率宽输入电压范围Buck
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Boost变换器，并提出了一种三模式控制策略，实现了在升压、降压以及升降压三个模式的平滑转换，但这些研究其输入电压范围仍不够宽且功率不大。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路及控制方法，用以解决现有技术中Buck
‑
Boost变换器的输入电压范围较窄，且功率不大的缺陷，实现在较宽输入电压范围和较大功率范围的情况下高精度地输出稳定电压。
[0008]本专利技术提供一种宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，包括：
[0009]Buck
‑
Boost电路，用于对输入电压进行降压或升压；
[0010]Buck非线性动态控制器，输入端与所述Buck
‑
Boost电路的输出端电连接，输出端与所述Buck
‑
Boost电路的输入端电连接；
[0011]所述Buck非线性动态控制器用于根据所述输入电压、参考电压和所述Buck
‑
Boost电路的输出电压进行非线性动态计算，输出Buck开关的控制信号；
[0012]Boost电压外环PID控制电路，输入端与所述Buck
‑
Boost电路的输出端电连接，用于对所述输出电压和所述参考电压进行PID运算，获取参考电流；
[0013]Boost电流内环PID控制电路，输入端与所述Boost电压外环PID控制电路的输出端电连接，输出端与所述Buck
‑
Boost电路电连接，用于对所述参考电流和输入电流进行PID运算，输出Boost开关的控制信号。
[0014]根据本专利技术提供的一种宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，所述Buck非线性动态控制器包括：
[0015]限幅电路，用于对所述参考电压与所述输出电压之间的偏差进行限制；
[0016]乘法计算器，输入端与所述限幅电路的输出端电连接，用于将限制后的所述偏差和所述输入电压相乘；
[0017]积分计算器，输入端与所述乘法计算器的输出端电连接，输出端与所述Buck
‑
Boost电路的输入端电连接，用于在限制后的所述偏差和所述输入电压之间的乘积再与预设常数相乘后求积分。
[0018]根据本专利技术提供的一种宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，所述限幅电路通过以下公式对所述参考电压与所述输出电压之间的偏差进行限制：
[0019][0020]其中，e为所述参考电压与所述输出电压之间的偏差，为限制后的偏差，e
max
根据e的范围和e的调整速度确定。
[0021]根据本专利技术提供的一种宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，所述积分计算器的输出通过下式计算：
[0022][0023]其中，u
buck
为所述积分计算器的输出，k
non
为所述预设常数，V
IN
为所述输入电压，为限制后的偏差。
[0024]根据本专利技术提供的一种宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，还包括输入电流采样和补偿电路，以及电阻；
[0025]所述电阻的输入端与所述输入电压电连接，输出端与所述Buck
‑
Boost电路的输入端电连接；
[0026]所述输入电流采样和补偿电路的输入端与所述电阻的输入端电连接，与所述电阻的输出端点连接；
[0027]所述输入电流采样和补偿电路的输出端与所述Boost电流内环PID控制电路的输入端电连接；
[0028]所述输入电流采样和补偿电路用于对输入电流进行采样和补偿。
[0029]根据本专利技术提供的一种宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，所述Boost电压外环PID控制电路用于对所述参考电压与所述输出电压之间的偏差进行计算，输出参考电流；
[0030]所述Boost电流内环PID控制电路用于对所述参考电流与输入电流采样和补偿电路输出的输入电流之间的偏差进行计算，输出Boost开关的控制信号。
[0031]根据本专利技术提供的一种宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，还包括：
[0032]输入电压采样和补偿电路，输入端与所述输入电压电连接，输出端与所述Buck非线性动态控制器的输入端、所述电阻的输入端电连接，用于对所述输入电压进行采样和补偿；
[0033]输出电压采样和补偿电路，输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，其特征在于，包括：Buck
‑
Boost电路，用于对输入电压进行降压或升压；Buck非线性动态控制器，输入端与所述Buck
‑
Boost电路的输出端电连接，输出端与所述Buck
‑
Boost电路的输入端电连接；所述Buck非线性动态控制器用于根据所述输入电压、参考电压和所述Buck
‑
Boost电路的输出电压进行非线性动态计算，输出Buck开关的控制信号；Boost电压外环PID控制电路，输入端与所述Buck
‑
Boost电路的输出端电连接，用于对所述输出电压和所述参考电压进行PID运算，获取参考电流；Boost电流内环PID控制电路，输入端与所述Boost电压外环PID控制电路的输出端电连接，输出端与所述Buck
‑
Boost电路电连接，用于对所述参考电流和输入电流进行PID运算，输出Boost开关的控制信号。2.根据权利要求1所述的宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，其特征在于，所述Buck非线性动态控制器包括：限幅电路，用于对所述参考电压与所述输出电压之间的偏差进行限制；乘法计算器，输入端与所述限幅电路的输出端电连接，用于将限制后的所述偏差和所述输入电压相乘；积分计算器，输入端与所述乘法计算器的输出端电连接，输出端与所述Buck
‑
Boost电路的输入端电连接，用于在限制后的所述偏差和所述输入电压之间的乘积再与预设常数相乘后求积分。3.根据权利要求2所述的宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，其特征在于，所述限幅电路通过以下公式对所述参考电压与所述输出电压之间的偏差进行限制：其中，e为所述参考电压与所述输出电压之间的偏差，为限制后的偏差，e
max
根据e的范围和e的调整速度确定。4.根据权利要求2所述的宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，其特征在于，所述积分计算器的输出通过下式计算：其中，u
buck
为所述积分计算器的输出，k
non
为所述预设常数，V
IN
为所述输入电压，为限制后的偏差。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的宽输入Buck
‑
Boost斩波控制电路，其特征在于，还包括输入电流采样和补偿电路，以及电阻；所述电阻的输入端与所述输入电压电连接，输出端与所述Buck
‑
Bo...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海燕，胡云安，胡逸丰，韦俊宝，黄璜，吴佳栋，高飞，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：