CN102790520A - 一种新能源发电系统双向dc-dc变换器的双边缓启动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源发电系统双向DC-DC变换器的双边缓启动控制方法，属于电力电子的脉宽调制控制技术领域，该方法是双向DC-DC变换器启动后，首先主控开关管驱动S1的占空比从零逐渐增大，被控开关管驱动为零；主控开关管驱动S1达到稳定值后，被控开关管驱动S2占空比从零逐渐增大到稳定，从而避免缓启动过程中从输出端“源”引入反向电流，实现双向DC-DC变换器在两端“源”运用场合下的开机缓启动。
Description
技术领域
本发明属于电力电子的脉宽调制控制技术领域，尤其涉及一种新能源发电系统双向DC-DC变换器的双边缓启动控制方法。
背景技术
近年来，双向DC-DC变换器在新能源发电系统中得到了广泛的应用，它一般应用在输入端和输出端两端都是“源”的场合，实现能量的双向流动。在双向Buck-Boost直流变换器、双向Buck/Boost直流变换器、双向Cuk直流变换器、双向Zeta-Sepic直流变换器、双向Forward直流变换器、双向Flyback直流变换器、双向隔离型Cuk直流变换器、双向隔离型Zeta-Sepic直流变换器、双向Push-pull直流变换器、双向Half-bridge直流变换器、双向Full-bridge直流变换器以及它们的组合型拓扑等一族双向DC-DC变换器中，在一定的能量传输方向下，用于调节输出的开关管称之主控开关管，而与之互补开关动作的开关管为被控开关管。
传统的缓启动，是将单向DC-DC变换器主控开关管的占空比从零逐渐增大，输出电压、电流逐渐增大至稳定值的过程。对于双向DC-DC变换器在两端都是“源”的场合，如果应用传统缓启动方法，主控开关管的驱动占空比从零逐渐增大，而与之互补开关动作的被控开关管的驱动占空比是从“1”开始减小，从而在缓启动过程中从输出端“源”引入反向电流，可能导致变换器和“源”的损坏。
发明内容
本发明的目的在于针对上述传统缓启动方法应用在双向DC-DC变换器存在的缺陷，提出一种双向DC-DC变换器的双边缓启动控制策略，可以实现双向DC-DC变换器在两端“源”运用场合下的开机缓启动。
本发明的技术方案是：一种新能源发电系统双向DC-DC变换器的双边缓启动控制方法，其特征是：双向DC-DC变换器启动后，首先主控开关管驱动S1的占空比从零逐渐增大，被控开关管驱动为零；主控开关管驱动S1达到稳定值后，被控开关管驱动S2占空比从零逐渐增大到稳定。
所述主控开关管驱动S 1的产生过程是：输出电压反馈值V f 与参考电压基准值V ref 接误差放大器E/A，输出电压反馈值V f 与误差放大器E/A输出端串接电阻与电容C，误差放大器E/A输出与锯齿波V RAMP1经第一比较器Comp1送入第一RS触发器；电流源I s 与锯齿波V RAMP2经第二比较器Comp2送入第二RS触发器，缓启动电容C S 接入电流源I s 的输出端与地之间；时钟信号M分别接入第一RS触发器和第二RS触发器的输入端，第一RS触发器输出端产生主控开关管调节脉冲B 1；第二RS触发器经输出端产生辅助脉冲D S；主控开关管调节脉冲B 1与辅助脉冲D S经与门输出主控开关管驱动S 1。
所述被控开关管驱动S 2的产生过程是：主控开关管调节脉冲B 1经非门得到被控开关管调节脉冲B 2，被控开关管调节脉冲B 2与辅助脉冲D S经与门输出被控开关管驱动S 2。
本发明的有益效果是：使双向DC-DC变换器开机后，主控开关管驱动的占空比从零逐渐增大，而被控开关管没有驱动；当主控开关管的驱动达到稳定值时，被控开关管驱动出现，其占空比从零开始增大，最终两者驱动互补。同样在主控开关管驱动的占空比从零增大至稳定值的过程中，被控开关管关断，避免了从输出端“源”引入反向电流，实现了双向DC-DC变换器在两端“源”运用场合下的开机缓启动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是一种新能源发电系统Buck-Boost双向DC-DC变换器；
图1中的主要符号名称：高端电压V H ，低端电压V L ，高压端电容C H ，低压端电容C L ，开关管Q 1和Q 2，电感L，A与B为方便电路表示的节点符号；
图2是本发明的新能源发电系统双向DC-DC变换器双边缓启动控制策略的实现框图；
图2中的主要符号名称：V f 输出电压反馈，基准电压V ref ，误差放大器输出电压V EA_Vo ，集成电路内部电流源I s ，缓启动电容C S ，缓启动电容电压V S ，集成电路内部锯齿波V RAMP1和V RAMP2，主控开关管调节脉冲B 1，被控开关管调节脉冲B 2，辅助脉冲D S ，主控开关管驱动S 1，被控开关管驱动S 2，误差放大器E/A，比较器Comp1和Comp2，集成电路时钟信号M，RS触发器。
具体实施方式
图1为分布式发电系统双向DC-DC变换器电路图。高压端电容C H 与高压端电压V H 并联，所述高压端电容电压V H 正极依次串联主控开关管Q 1和被控开关管Q 2后接入高压端电容电压V H 的负极；低压端电容C L 与低压端电压V L 并联，所述低压端电压V L 正极与电感L的一端相连，电感L的另一端接入主控开关管Q 1和被控开关管Q 2之间的A点，所述低压端电压V L 负极与被控开关管Q 2的B点相连。
图1中，Buck/Boost双向DC- DC变换器工作方式为两个开关管Q 1、Q 2互补工作。变换器工作在Buck模式下，主控开关管为Q 1，被控开关管为Q 2。主控开关管驱动S 1作用于主控开关管Q 1，被控开关管驱动S 2作用于被控开关管Q 2。工作在Boost模式下，主控开关管为Q 2，被控开关管为Q 1。主控开关管驱动S 1作用于主控开关管Q 2，被控开关管驱动S 2作用于被控开关管Q 1。
图2为新能源发电系统双向DC-DC变换器的双边缓启动控制策略。 新能源发电系统双向DC-DC变换器的双边缓启动控制策略连接方式：V f 为实际电路检测输出电压反馈值，V ref 为参考电压基准值，I s 为集成芯片内部产生的电流源，V RAMP1和V RAMP2为集成电路内部产生的锯齿波电平信号。输出电压反馈值V f 与参考电压基准值V ref 接误差放大器E/A，输出电压反馈值V f 与误差放大器E/A输出端串接1个电阻与电容C，误差放大器E/A输出与集成芯片内部生成的锯齿波V RAMP1经比较器Comp1后送RS触发器，另一路中集成电路内部电流源I s 与集成芯片内部生成的锯齿波V RAMP2经比较器Comp2后送RS触发器，缓启动电容C S 接入电流源I s 的输出端与地之间。两路RS触发器经相同的集成电路时钟信号M产生主控开关管调节脉冲B 1与辅助脉冲D S，主控开关管调节脉冲B 1与辅助脉冲D S经与门输出主控开关管驱动S 1，主控开关管调节脉冲B 1经非门得到被控开关管调节脉冲B 2，被控开关管调节脉冲B 2与辅助脉冲D S经与门输出被控开关管驱动S 2。
图2中，新能源发电系统双向DC-DC变换器的双边缓启动控制策略工作方式：输出电压反馈V f 与基准电压V ref 的差值经误差放大器E/A放大后输出V EA_Vo ，V EA_Vo 通过比较器Comp1与集成电路锯齿波V RAMP1交截，比较器的输出经RS触发器触发后，给出了主控开关管脉冲B 1。集成电路内部电流源I S 给外部缓启动电容C S 充电，缓启动电容电压V S 从零线性上升，通过比较器Comp2与锯齿波V RAMP2交截，并经RS触发器触发后，生成占空比从零逐渐增大至1的辅助脉冲D S ；主控开关管脉冲B 1反相后得到被控开关管调节脉冲B 2，主控开关管调节脉冲B 1和辅助脉冲D S 逻辑相与得到主控开关管驱动S 1，被控开关管调节脉冲B 2和辅助脉冲D S 逻辑相与得到被控开关管驱动S 2。随辅助脉冲D S 占空比增大，主控开关管驱动S 1占空比从零逐渐增大。主控开关管驱动S 1达到稳定值后，随辅助脉冲D S 占空比继续增大，被控开关管驱动S 2占空比从零开始增大，最终与主控开关管驱动S 1互补。
多电平双向DC-DC直流变换器，在两端“源”应用场合下，采用传统缓启动同样会存在反向电流的问题。将新能源发电系统双向DC-DC变换器的同步整流延时控制策略推广应用到多电平电路，同样可以实现多电平双向DC-DC变换器两端“源”应用场合下的开机缓启动。
Claims (4)
1.一种新能源发电系统双向DC-DC变换器的双边缓启动控制方法，其特征是：双向DC-DC变换器启动后，首先主控开关管驱动S1的占空比从零逐渐增大，被控开关管驱动为零；主控开关管驱动S1达到稳定值后，被控开关管驱动S2占空比从零逐渐增大到稳定。
2.根据权利要求1所述的一种新能源发电系统双向DC-DC变换器的双边缓启动控制方法，其特征是：所述主控开关管驱动S 1的产生过程是：输出电压反馈值V f 与参考电压基准值V ref 接误差放大器E/A，输出电压反馈值V f 与误差放大器E/A输出端串接电阻与电容C，误差放大器E/A输出与锯齿波V RAMP1经第一比较器Comp1送入第一RS触发器；电流源I s 与锯齿波V RAMP2经第二比较器Comp2送入第二RS触发器，缓启动电容C S 接入电流源I s 的输出端与地之间；时钟信号M分别接入第一RS触发器和第二RS触发器的输入端，第一RS触发器输出端产生主控开关管调节脉冲B 1；第二RS触发器经输出端产生辅助脉冲D S；主控开关管调节脉冲B 1与辅助脉冲D S经与门输出主控开关管驱动S 1。
3.根据权利要求2所述的一种新能源发电系统双向DC-DC变换器的双边缓启动控制方法，其特征是：所述被控开关管驱动S 2的产生过程是：主控开关管调节脉冲B 1经非门得到被控开关管调节脉冲B 2，被控开关管调节脉冲B 2与辅助脉冲D S经与门输出被控开关管驱动S 2。
4.根据权利要求1所述的一种新能源发电系统双向DC-DC变换器的双边缓启动控制方法，其特征是：所述双向DC-DC变换器的连接方式为，高压端电容C H 与高压端电压V H 并联，所述高压端电容电压V H 正极依次串联主控开关管Q 1和被控开关管Q 2后接入高压端电容电压V H 的负极；低压端电容C L 与低压端电压V L 并联，所述低压端电压V L 正极与电感L的一端相连，电感L的另一端接入主控开关管Q 1和被控开关管Q 2之间的A点，所述低压端电压V L 负极与被控开关管Q 2的B点相连。
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