一种DC/DC转换器数字化控制系统技术方案

本发明专利技术提出了一种DC/DC转换器数字化控制系统，以实现电动汽车的DC/DC转换器中电流、电压的PID算法控制、PWM驱动控制、故障诊断、与整车进行通讯等功能。本发明专利技术的DC/DC转换器数字化控制系统包括功率转换电路，所述功率转换电路包括依次连接的输入端、由四个场效应管组成的全桥移相电路、输出端，所述输入端和输出端上均设置有采样电路，关键在于还包括一个控制单元，所述控制单元包含一个控制模块及与控制模块相连的模数转换模块、脉宽调制模块、CAN网关模块，所述脉宽调制模块的输出端与所述场效应管的控制端相连；所述控制模块通过模数转换模块和采样电路接收输入端、输出端的信息，并根据该信息控制脉宽调制模块的输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电动车
，特别涉及到一种电动汽车用的DC/DC变换器数字化控制系统。
技术介绍
在现代电动汽车的发展中，目前电动汽车的整车低压电气用电负载都在1KW-2KW 之间，DC/DC变换器的高压输入端的电压为300V，低压输出端的电压为14V。这种情况下的 DC/DC变换器的拓扑结构基本上都采用全桥拓扑结构，驱动MOSFET都采用全桥移相PWM控制技术，其它领域或者先前的部分混合动力车、电动车上的DC/DC都是由电路和硬件芯片来实现的，没有刷写进软件，这样在控制上就不易实现更新，不能进行故障诊断，不能和整车控制器进行诊断通讯。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种DC/DC变换器数字化控制系统，以实现电动汽车的DC/ DC转换器中电流、电压的PID算法控制、PWM驱动控制、故障诊断、与整车进行通讯等功能。本专利技术的DC/DC变换器数字化控制系统包括功率转换电路，所述功率转换电路包括依次连接的输入端、由四个场效应管组成的全桥移相电路、输出端，所述输入端和输出端上均设置有采样电路，关键在于还包括一个控制单元，所述控制单元包含一个控制模块及与控制模块相连的模数转换模块、脉宽调制模块、CAN网关模块，所述脉宽调制模块的输出端与所述场效应管的控制端相连；所述控制模块通过模数转换模块和采样电路接收输入端、输出端的信息，并根据该信息控制脉宽调制模块的输出。控制模块通过采样电路接收功率转换电路的输入端、输出端的信息，并根据该信息控制脉宽调制模块的输出，利用PWM波来控制各场效应管的导通及关断，从而实现了实时控制输出端的电压及电流输出，保证低压输出端的输出符合要求。同时，控制模块还可以通过CAN网关模块与整车进行通讯，实现信息共享。上述全桥移相电路已经是公知技术，并广泛应用于整流电路，此处不再赘述。另外，功率转换电路中的各种故障信号传输至控制模块后，由软件中的故障处理模块依据KWP2000协议整理为故障码存储到控制模块中，然后通过基于KWP2000协议的CAN 总线传送给整车控制器或者车载诊断仪。KWP2000是一套非常完善的车载故障诊断协议标准，协议的分层结构使得KWP2000诊断服务并不依赖于某种特定的网络介质，其应用层可以移植到任何一种物理层和数据链路层协议之上。进一步地，所述输出端串接有场效应管构成的开关，所述控制模块通过脉宽调制模块与构成开关的场效应管的控制端相连，通过反馈，控制模块就可以更好地控制输出电压及电流，保证低压输出端的输出符合要求。进一步地，所述脉宽调制模块通过隔离变压器与各场效应管的控制端相连，以达到高、低压电气分开的目的，保证脉宽调制模块的安全。具体来说，所述输入端设置的采样电路为电流采样电路和电压采样电路，所述电流采样电路为电流互感器。所述输出端上设置的采样电路为电流采样电路和电压采样电路。进一步地，所述控制模块通过光耦隔离器与输入端的电压采样电路相连，以保护控制模块。进一步地，所述控制单元最好采用TI公司的TMS320F28035芯片，该芯片内设有控制模块、模数转换模块和CAN网关模块，可以由软件实现控制以及PWM信号的产生，从而大大简化硬件部分，并提高可靠性。本专利技术的DC/DC变换器数字化控制系统可以实现电动汽车的DC/DC转换器中电流、电压的PID算法控制、PWM驱动控制、故障诊断、与整车进行通讯等功能，硬件电路简单，可靠性高。附图说明图1为数字信号处理器脉宽调制DC/DC变换器的基本框图。图2为驱动全桥移相电路的PWM波形图。具体实施例方式下面结合具体实施例和附图来详细说明本专利技术。实施例1 如图1所示，本实施例的DC/DC变换器数字化控制系统包括功率转换电路和一个采用 TI公司的TMS320F28035芯片构成的控制单元，所述功率转换电路包括依次连接的输入端、 由四个场效应管Ql、Q2、Q3、Q4组成的全桥移相电路、输出端，其中输入端与336伏的高压电池1及滤波器2连接，输出端通过线圈与3与全桥移相电路连接；输入端和输出端上均设置有采样电路，其中输入端设置的采样电路为电流采样电路和电压采样电路，所述电流采样电路为串接于输入端正极中的电流互感器4，输入电流采样为Ip、Ip-R，输入电压采样为 Vp ；输出端上设置的采样电路为电流采样电路和电压采样电路，输出电流采样为Ios，输出电压采样为Vout，输出端中串接有场效应管Q5、Q6构成的开关。Ql及Q4和Q2及Q3的脉宽均为Τ/2 (T为开关周期5旧)，在一个完整D⑶C转换周期前半段Ql和Q4共同导通T/5，在后半段Q2和Q3共同导通T/5。这样一个整周期内导通的时间为2T/5。高低压隔离变压器的初次级线圈匝数比为10:1。因此输出电压Vo =Vin X 0. 1 * ( 2T/5 /T) = 13. 5V。控制单元包含一个控制模块(即图中的CPU)及与控制模块相连的模数转换模块 (即图中的ADC)、脉宽调制模块(即图中的PWMl 6 )、CAN网关模块(即图中的CAN)，其中脉宽调制模块的输出端通过隔离变压器5与所述场效应管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制端 (即1A、2A、1B、2B、3A、3B)连；所述控制模块通过模数转换模块和各采样电路接收输入端、输出端的输入电流、输入电压、输出电流、输出电压等信息(其中控制模块通过一个模数转换器ADC7476把电压值转化为12Bit的数字量，然后再通过光耦隔离器6与输入端的输入电压Vp相连，以保护控制模块)，并根据上述信息控制脉宽调制模块的输出，利用PWM波来控制各场效应管的导通及关断，从而实现实时控制输出端的电压及电流输出，保证低压输出端的输出符合要求。同时，控制模块还可以通过CAN网关模块与整车进行通讯，实现信息共享。控制单元TMS320F280;35通过DC/DC芯片7来供电。具体来说，满调制时Gl1 A的驱动波形如图2所示全桥四个开关(MOSFET)门极脉冲PWM波的驱动频率为200KHZ，每一个PWM的周期为5us。全桥的左边上、下桥臂Q1、 Q3的P丽波驱动波形P丽1和P丽2之间的死区时间(Dead time)为100ns，右边上、下桥臂 Q2、Q4的PWM波驱动波形P丽3和P丽4的死区时间(Dead time)为100ns。以此来确保Ql 关断，Q2接通(Q3关断，Q4接通)瞬间有足够的保护时间，避免造成上、下桥臂的短路。移相控制时门极脉冲P^l和P丽4、P丽2和P丽3之间都有一个共同导通角度时间iTon,因此， 可以通过控制导通时间Ton的大小来控制输出电压。在数字控制器中可以用软件设定Ton 来控制输出电压，即可以通过移相控制使输出电压可调。PWM1、PWM2、PWM3、PWM4 分别对应图 1 上面的 PWM端口 ΙΑ、1B、2A、2B 输出的 PWM 波。 PWMl和PWM2、PWM3和PWM4之间的导通死区时间为100ns, PWMl和PWM4共同导通、PWM2和 PWM2共同导通时变压器的次级线圈两端有电压差，次级端有电压输出，从而给铅酸蓄电池进行充电。在软件进行移相控制实现输出电压可调的同时，软件对电流内环和电压外环进行数字滤波和数字抗积分饱和的PID调节，使输出稳压。程序根据给定输出电压参考值和充电电流参考值进行抗积分饱和PID调节，当初级本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＤＣ／ＤＣ变换器数字化控制系统，包括功率转换电路，所述功率转换电路包括依次连接的输入端、由四个场效应管组成的全桥移相电路、输出端，所述输入端和输出端上均设置有采样电路，其特征在于还包括一个控制单元，所述控制单元包含一个控制模块及与控制模块相连的模数转换模块、脉宽调制模块、ＣＡＮ网关模块，所述脉宽调制模块的输出端与所述场效应管的控制端相连；所述控制模块通过模数转换模块和采样电路接收输入端、输出端的信息，并根据该信息控制脉宽调制模块的输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴林，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：34