CN102694468A - 一种双向电源变换的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双向电源变换的控制方法，可以使双向电源电路在第一方向上用作升压转换器，在第二方向上用作降压变换器。该方法包括刹车信号检测以及双向电源电路的电感电流过零检测，若没有检测到刹车信号，则双向电源电路继续工作在当前正向方向；若同时检测到刹车信号以及双向电源电路的电感电流过零，则双向电源电路启用反向工作状态；若检测到刹车信号而双向电源电路的电感电流没有过零，则双向电源电路的两个开关管均不工作。本发明可以使电动汽车电源正常驱动时一直工作在稳定相对较高的电压上，并且在刹车时，双向电路自动变换电路方向；同时，由于增加了双向电源电路两个开关管均不工作的工作状态，增加了可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电动车蓄电池电源技术领域，具体一种双向电源变换的控制方法。
背景技术
目前，电动车蓄电池电源技术研究中，大多是使用DC-DC变换器，一方面，可以将蓄电池组的电压在一定的负载变动范围内稳定在一个相对较高的电压值，从而可以较明显地提高电动机的驱动性能。另一方面，又可以将电动机刹车制动时由机械能转换来的电能回馈给蓄电池组，对电池进行充电，这对于电动汽车来说有这很重要的意义。然而，目前对双向电源变换的研究，还没有相对应的具体的变换器变换控制方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种双向电源变换的控制方法，可以使双向电源电路在第一方向上用作升压转换器，在第二方向上用作降压变换器。
根据本发明提出的双向电源变换的控制方法，关键在于包括刹车信号检测以及双向电源电路的电感电流过零检测，若没有检测到刹车信号，则双向电源电路继续工作在当前正向方向；若同时检测到刹车信号以及双向电源电路的电感电流过零，则双向电源电路启用反向工作状态；若检测到刹车信号而双向电源电路的电感电流没有过零，则双向电源电路的两个开关管均不工作。
本发明的双向电源变换的控制方法，通过判断刹车信号以及双向电源电路的电感电流来选取双向电源电路的工作状态，保证电动汽车电源正常驱动时一直工作在稳定相对较高的电压上，并且在刹车时，双向电路自动变换电路方向，对电动车电源进行充电，实现能量回馈；同时，由于增加了双向电源电路两个开关管均不工作的工作状态，增加了双向电源电路的可靠性。
以上所述步骤通过硬件控制实现，所述控制分为两路：刹车信号检测和双向电源电路的电感电流过零检测信号相与后再与驱动信号产生电路的当前关断脉宽可调信号相与，再连接当前正向方向处于关断的开关管；驱动信号产生电路的当前导通脉宽可调信号、双向电源电路的电感电流过零检测信号、刹车信号检测和双向电源电路的电感电流过零检测信号相与后再非的信号，这三个信号相与后再连接当前正向方向处于导通状态的开关管。作为优选的实施方式，本发明确定的步骤通过简单的几个元件就可以实现。
双向电源电路工作在当前正向方向时，所述的驱动信号产生电路通过电压采集电路不断的采集当前输出端的电压值，并与当前输出电压给定值进行比较做差值，对得到的电压误差信号进行带限幅的PI调节，并将调节后的信号与一个固定频率的锯齿波信号进行比较，产生当前导通脉宽可调信号和当前关断脉宽可调信号。本发明的双向电路控制在正向工作状态时，通过对电压的闭环调节，以保证输出电压值的稳定。
所述驱动信号产生电路连接数字信号处理器。驱动信号由整车的数字信号处理器DSP产生。
所述锯齿波信号通过由数字信号处理器本身的模块具有的信号发生器产生。
所述对得到的电压误差信号进行带限幅的PI调节的步骤通过PI调节器完成。
所述的双向电源电路的电感电流过零检测通过过零比较器检测。
附图说明
图1为本发明的双向电源变换的工作流程图。
图2为本发明的工作状态变换控制电路。
图3为本发明的双向电源的基本电路。
图4为本发明的双电电源工作在正向升压下的具体电路图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
如图1，本发明提出的双向电源变换的控制方法，包括刹车信号检测brake signal以及双向电源电路的电感电流 过零检测，若没有检测到刹车信号brake signal，则双向电源电路继续工作在当前正向方向；若同时检测到刹车信号brake signal以及双向电源电路的电感电流
过零，则双向电源电路启用反向工作状态；若检测到刹车信号brake signal而双向电源电路的电感电流
没有过零，则双向电源电路的两个开关管均不工作。
如图2，作为优选的实施方式，本发明确定的步骤通过简单的几个元件就可以实现。控制分为两路：刹车信号检测和双向电源电路的电感电流过零检测信号相与后再与驱动信号产生电路的当前关断脉宽可调信号DSP_PWM_T相与，再连接当前正向方向处于关断的开关管；驱动信号产生电路的当前导通脉宽可调信号DSP_PWM_B、双向电源电路的电感电流过零检测信号、刹车信号检测和双向电源电路的电感电流过零检测信号相与后再非的信号，这三个信号相与后再连接当前正向方向处于导通状态的开关管。实际上就是当检测到刹车信号brake signal为高电平时，也对电感电流
进行过零检测，只有同时检测到电感电流过零，才能给出Enable一高电平信号，并将此信号与数字信号处理器DSP产生的PWM信号进行互锁控制，保证双向电源电路的两个开关管不同时导通。
如图3，双向电源电路工作在当前正向方向时，所述的驱动信号产生电路通过电压采集电路不断的采集当前输出端的电压值，并与当前输出电压给定值进行比较做差值，对得到的电压误差信号进行带限幅的PI调节，并将调节后的信号与一个固定频率的锯齿波信号进行比较，产生驱动信号，驱动信号包括当前导通脉宽可调信号DSP_PWM_B和当前关断脉宽可调信号DSP_PWM_T。
如图4，本发明的双向电源电路包括电源V1和V2、电源的内(R1和R2)、两个电容C1和C2、电感L、两个开关管（功率IGBT管）Q1和Q2以及分别和它们反并联的两个二极管D1和D2组成。其中V1是指电动汽车上的动力电池，V2相当于电动汽车逆变器前端的直流母线电压值。当电路工作于正向状态，即升压模式时，Q1处于关断状态，Q2处于正常的开关工作状态，当Q2开通时，由V1、R1、C1、L和Q2组成一回路，此时由电源V1给电感L充电，电流方向为从左向右，设定参考正方向为从左向右，那么此时的电流可记为“+”，当Q2关断时，通过与Q1反并联二极管D1的续流作用，由V1、R1、L、D1、C2及负载Rload组成一回路，电感L在第一阶段储存的能量也加在了负载上，使负载侧的电压得到了提升，从而实现了电路的升压功能，又通过输出电压负反馈回路保证了相对稳定的输出电压。当电路处于反向状态，即降压模式时，Q2处于关断状态，Q1处于开关状态，当Q1开通时，由V2、R2、Q1、L、C1及反向负载Rload’组成一回路，由于V2>V1，此时的电感电流为从右向左，即为“-”，此时的电源电压V2分配在电感和负载上，使原本的高压降低后为蓄电池充电，当Q1关断时，由于D2二极管的续流作用，由L、C1、Rload’和D2组成的电路为电感电流的流通提供了回路，从而实现了能量回馈，提高了能源的利用率。
Claims (7)
1.一种双向电源变换的控制方法，其特征在于包括刹车信号检测以及双向电源电路的电感电流过零检测，若没有检测到刹车信号，则双向电源电路继续工作在当前正向方向；若同时检测到刹车信号以及双向电源电路的电感电流过零，则双向电源电路启用反向工作状态；若检测到刹车信号而双向电源电路的电感电流没有过零，则双向电源电路的两个开关管均不工作。
2.根据权利要求1所述的双向电源变换的控制方法，其特征在于所述步骤通过硬件控制实现，所述控制分为两路：刹车信号检测和双向电源电路的电感电流过零检测信号相与后再与驱动信号产生电路的当前关断脉宽可调信号相与，再连接当前正向方向处于关断的开关管；驱动信号产生电路的当前导通脉宽可调信号、双向电源电路的电感电流过零检测信号、刹车信号检测和双向电源电路的电感电流过零检测信号相与后再非的信号，这三个信号相与后再连接当前正向方向处于导通状态的开关管。
3.根据权利要求2所述的双向电源变换的控制方法，其特征在于双向电源电路工作在当前正向方向时，所述的驱动信号产生电路通过电压采集电路不断的采集当前输出端的电压值，并与当前输出电压给定值进行比较做差值，对得到的电压误差信号进行带限幅的PI调节，并将调节后的信号与一个固定频率的锯齿波信号进行比较，产生当前导通脉宽可调信号和当前关断脉宽可调信号。
4.根据权利要求3所述的双向电源变换的控制方法，其特征在于所述驱动信号产生电路连接数字信号处理器。
5.根据权利要求3所述的双向电源变换的控制方法，其特征在于所述锯齿波信号通过由数字信号处理器本身的模块具有的信号发生器产生。
6.根据权利要求3所述的双向电源变换的控制方法，其特征在于所述对得到的电压误差信号进行带限幅的PI调节的步骤通过PI调节器完成。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的双向电源变换的控制方法，其特征在于所述的双向电源电路的电感电流过零检测通过过零比较器检测。
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