具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型dc/dc變流器的控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于DC/DC變換領(lǐng)域，涉及中、高頻變壓器磁平衡問題，特別涉及一種具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中、高頻變壓器在雙向隔離型DC/DC變換器中具有隔離輸出和電壓變換功能。一旦變壓器發(fā)生磁飽和，對(duì)DC/DC變換器危害極大，輕則使元器件過熱，重則會(huì)使元件損壞。在磁飽和時(shí)，變壓器繞組的直流電阻(銅阻)和功率變換器件的功耗迅速增加，導(dǎo)致功率變換器件損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)及方法，解決雙向DC/DC變換器內(nèi)高頻變壓器的磁飽和問題。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0005]—種具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)，包括用于生成磁平衡補(bǔ)償分量的磁平衡補(bǔ)償分量生成電路和雙向隔離型DC/DC變換器電壓電流雙閉環(huán)控制電路，所述磁平衡補(bǔ)償分量直接施加在雙閉環(huán)控制電路中的PWM控制環(huán)節(jié)前。
[0006]進(jìn)一步地，所述磁平衡補(bǔ)償分量生成電路包括電壓傳感器、積分電路、絕對(duì)值電路、符號(hào)電路、滯環(huán)比較電路、乘法電路；電壓傳感器的輸入端與雙向隔離型DC/DC變換器中的變壓器相連，電壓傳感器的輸出端與積分電路的輸入端相連，積分電路的輸出端分別與絕對(duì)值電路的輸入端、符號(hào)電路的輸入端相連，絕對(duì)值電路的輸出端、磁通上限給定電路的輸出端分別與滯環(huán)比較電路的輸入端相連，滯環(huán)比較電路的輸出端、符號(hào)電路的輸出端分別與乘法電路的輸入端相連，乘法電路的輸出即為磁平衡補(bǔ)償分量。
[0007]進(jìn)一步地，通過調(diào)整滯環(huán)比較電路的滯環(huán)寬度來調(diào)整磁平衡補(bǔ)償分量的強(qiáng)度和調(diào)節(jié)頻率。
[0008]進(jìn)一步地，磁通上限給定電路的上下限輸出值由雙向隔離型DC/DC變換器中變壓器所采用的磁芯材料的種類和結(jié)構(gòu)決定。
[0009]本發(fā)明還公開了一種具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制方法，包括如下步驟:
[0010]設(shè)置用于生成磁平衡補(bǔ)償分量的磁平衡補(bǔ)償分量生成電路；
[0011]將所述磁平衡補(bǔ)償分量生成電路生成的磁平衡補(bǔ)償分量直接施加在雙向隔離型DC/DC變換器電壓電流雙閉環(huán)控制電路中的PffM控制環(huán)節(jié)前。
[0012]進(jìn)一步地，所述磁平衡補(bǔ)償分量生成電路包括電壓傳感器、積分電路、絕對(duì)值電路、符號(hào)電路、滯環(huán)比較電路、乘法電路；電壓傳感器的輸入端與雙向隔離型DC/DC變換器中的變壓器相連，電壓傳感器的輸出端與積分電路的輸入端相連，積分電路的輸出端分別與絕對(duì)值電路的輸入端、符號(hào)電路的輸入端相連，絕對(duì)值電路的輸出端、磁通上限給定電路的輸出端分別與滯環(huán)比較電路的輸入端相連，滯環(huán)比較電路的輸出端、符號(hào)電路的輸出端分別與乘法電路的輸入端相連，乘法電路的輸出即為磁平衡補(bǔ)償分量。
[0013]進(jìn)一步地，通過調(diào)整滯環(huán)比較電路的滯環(huán)寬度來調(diào)整磁平衡補(bǔ)償分量的強(qiáng)度和調(diào)節(jié)頻率。
[0014]進(jìn)一步地，磁通上限給定電路的上下限輸出值由雙向隔離型DC/DC變換器中變壓器所采用的磁芯材料的種類和結(jié)構(gòu)決定。
[0015]本發(fā)明具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)及方法具有以下有益效果:
[0016](I)避免雙向隔離型DC/DC變換器中的中、高頻變壓器出現(xiàn)磁飽和；
[0017](2)可提高DC/DC變換器的可靠性;降低功率器件的開關(guān)損耗；
[0018](3)提高變壓器的鐵芯的利用率。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)闡述:
[0020]圖1為本發(fā)明具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖2為本發(fā)明具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)的控制算法框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)，包括用于生成磁平衡補(bǔ)償分量的磁平衡補(bǔ)償分量生成電路和雙向隔離型DC/DC變換器電壓電流雙閉環(huán)控制電路，所述磁平衡補(bǔ)償分量直接施加在雙閉環(huán)控制電路中的PWM控制環(huán)節(jié)前。
[0024]所述磁平衡補(bǔ)償分量生成電路包括電壓傳感器、積分電路、絕對(duì)值電路、符號(hào)電路、滯環(huán)比較電路、乘法電路;所述磁平衡補(bǔ)償分量生成電路連接方式如圖1所示:電壓傳感器的輸入端與雙向隔離型DC/DC變換器中的變壓器相連，電壓傳感器的輸出端與積分電路的輸入端相連，積分電路的輸出端分別與絕對(duì)值電路的輸入端、符號(hào)電路的輸入端相連，絕對(duì)值電路的輸出端、磁通上限給定電路的輸出端分別與滯環(huán)比較電路的輸入端相連，滯環(huán)比較電路的輸出端、符號(hào)電路的輸出端分別與乘法電路的輸入端相連，乘法電路的輸出即為磁平衡補(bǔ)償分量。
[0025]通過對(duì)電壓傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行積分處理獲得變壓器的工作磁通量后，將工作磁通量絕對(duì)值與變壓器磁通設(shè)定的上限進(jìn)行滯環(huán)比較，滯環(huán)比較結(jié)果與積分電路輸出量的符號(hào)相乘，獲得磁平衡補(bǔ)償分量。雙向隔離型DC/DC變換器采用電壓電流雙閉環(huán)控制，磁平衡補(bǔ)償分量直接施加在雙向隔離型DC/DC變換器中PWM控制環(huán)節(jié)前，用于快速克服變換器內(nèi)高頻變壓器的磁飽和問題。
[0026]通過調(diào)整滯環(huán)比較電路的滯環(huán)寬度來調(diào)整磁平衡補(bǔ)償分量的強(qiáng)度和調(diào)節(jié)頻率。
[0027]磁通上限給定電路的上下限輸出值由雙向隔離型DC/DC變換器中變壓器所采用的磁芯材料的種類和結(jié)構(gòu)決定。
[0028]上述實(shí)施例只是為了說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的是在于讓本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡是根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
的實(shí)質(zhì)所作出的等效的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)，其特征在于:包括用于生成磁平衡補(bǔ)償分量的磁平衡補(bǔ)償分量生成電路和雙向隔離型DC/DC變換器電壓電流雙閉環(huán)控制電路，所述磁平衡補(bǔ)償分量直接施加在雙閉環(huán)控制電路中的PWM控制環(huán)節(jié)前。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述磁平衡補(bǔ)償分量生成電路包括電壓傳感器、積分電路、絕對(duì)值電路、符號(hào)電路、滯環(huán)比較電路、乘法電路；電壓傳感器的輸入端與雙向隔離型DC/DC變換器中的變壓器相連，電壓傳感器的輸出端與積分電路的輸入端相連，積分電路的輸出端分別與絕對(duì)值電路的輸入端、符號(hào)電路的輸入端相連，絕對(duì)值電路的輸出端、磁通上限給定電路的輸出端分別與滯環(huán)比較電路的輸入端相連，滯環(huán)比較電路的輸出端、符號(hào)電路的輸出端分別與乘法電路的輸入端相連，乘法電路的輸出即為磁平衡補(bǔ)償分量。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)，其特征在于:通過調(diào)整滯環(huán)比較電路的滯環(huán)寬度來調(diào)整磁平衡補(bǔ)償分量的強(qiáng)度和調(diào)節(jié)頻率。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)，其特征在于:磁通上限給定電路的上下限輸出值由雙向隔離型DC/DC變換器中變壓器所采用的磁芯材料的種類和結(jié)構(gòu)決定。5.一種具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制方法，其特征在于:包括如下步驟: 設(shè)置用于生成磁平衡補(bǔ)償分量的磁平衡補(bǔ)償分量生成電路； 將所述磁平衡補(bǔ)償分量生成電路生成的磁平衡補(bǔ)償分量直接施加在雙向隔離型DC/DC變換器電壓電流雙閉環(huán)控制電路中的PWM控制環(huán)節(jié)前。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制方法，其特征在于:所述磁平衡補(bǔ)償分量生成電路包括電壓傳感器、積分電路、絕對(duì)值電路、符號(hào)電路、滯環(huán)比較電路、乘法電路；電壓傳感器的輸入端與雙向隔離型DC/DC變換器中的變壓器相連，電壓傳感器的輸出端與積分電路的輸入端相連，積分電路的輸出端分別與絕對(duì)值電路的輸入端、符號(hào)電路的輸入端相連，絕對(duì)值電路的輸出端、磁通上限給定電路的輸出端分別與滯環(huán)比較電路的輸入端相連，滯環(huán)比較電路的輸出端、符號(hào)電路的輸出端分別與乘法電路的輸入端相連，乘法電路的輸出即為磁平衡補(bǔ)償分量。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制方法，其特征在于:通過調(diào)整滯環(huán)比較電路的滯環(huán)寬度來調(diào)整磁平衡補(bǔ)償分量的強(qiáng)度和調(diào)節(jié)頻率。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制方法，其特征在于:磁通上限給定電路的上下限輸出值由雙向隔離型DC/DC變換器中變壓器所采用的磁芯材料的種類和結(jié)構(gòu)決定。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有磁補(bǔ)償?shù)碾p向隔離型DC/DC變流器的控制系統(tǒng)及方法，包括用于生成磁平衡補(bǔ)償分量的磁平衡補(bǔ)償分量生成電路和雙向隔離型DC/DC變換器電壓電流雙閉環(huán)控制電路，所述磁平衡補(bǔ)償分量直接施加在雙閉環(huán)控制電路中的PWM控制環(huán)節(jié)前。本發(fā)明通過對(duì)電壓傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行積分處理獲得變壓器的工作磁通量后，將工作磁通量絕對(duì)值與變壓器磁通設(shè)定的上限進(jìn)行滯環(huán)比較，滯環(huán)比較結(jié)果與積分電路輸出量的符號(hào)相乘，獲得磁平衡補(bǔ)償分量。雙向隔離型DC/DC變換器采用電壓電流雙閉環(huán)控制，磁平衡補(bǔ)償分量直接施加在雙向隔離型DC/DC變換器中PWM控制環(huán)節(jié)前，用于快速克服變換器內(nèi)高頻變壓器的磁飽和問題。
【IPC分類】H02M3/00, H02M1/40
【公開號(hào)】CN105553252
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610059362
【發(fā)明人】陳思哲, 唐雄民, 張淼, 章云
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年1月28日