CN102790521A - 一种分布式发电系统双向dc-dc变换器的缓启动方法 - Google Patents

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廖志凌
杨孟雄
徐东
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Abstract

本发明公开了一种分布式发电系统双向DC-DC变换器的缓启动方法，采用同步整流延时控制策略，使双向DC-DC变换器主控开关管驱动的占空比从零逐渐增大至稳定值的过程中，被控开关管关断，主控开关管驱动S 1达到稳定后，由外部延时电容C d 控制产生被控开关管驱动S 2，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

一种分布式发电系统双向DC-DC变换器的缓启动方法
技术领域
本发明属于电力电子的脉宽调制控制技术领域，尤其涉及一种分布式发电系统双向DC-DC变换器的缓启动方法。
背景技术
近年来，双向DC-DC变换器在分布式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变换器的缓启动方法，即采用同步整流延时控制策略，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：一种分布式发电系统双向DC-DC变换器的缓启动方法，其特征在于：双向DC-DC变换器启动后，首先主控开关管驱动S 1的占空比从零逐渐增大，被控开关管无驱动S 2为零；主控开关管驱动S 1达到稳定后，由外部延时电容C d 控制产生被控开关管驱动S 2。
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，所述输出电压反馈值V f 与误差放大器E/A输出端间串接电阻与电容；第一路集成电路内部电流源I S1经第一路外部延时电容C S 充电后产生缓启动电压V S ，所述误差放大器E/A输出、集成芯片内部生成的锯齿波V RAMP 和缓启动电压V S 经脉宽调制比较器PWM Comp后送入RS触发器，RS触发器输出主控开关管驱动S 1。
所述主控开关管驱动S 2的产生过程是：第二路集成电路内部电流源I S2经外部延时电容C d 充电产生延时电容电压V d ，所述延时电容电压V d 与参考电压基准值V ref 经比较器Comp输出，主控开关管驱动S 1经非门生成脉冲信号B 2，所述脉冲信号B 2与比较器Comp的输出通过与门输出脉冲被控开关管驱动S2。
本发明的有益效果是：通过改进已有的单向DC-DC变换器缓启动脉宽调制控制技术，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。实现了主控开关管的驱动占空比从零逐渐增大的过程中，被控开关管不驱动，当变换器的驱动和输出达到稳定之后，即延时电容电压V d 大于基准电压V ref 的时刻，比较器输出高电平，产生与主控开关管互补的被控开关管驱动信号。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，从而避免了从输出端“源”引入反向电流。
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是一种分布式发电系统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是本发明的分布式发电系统双向DC-DC变换器同步整流延时控制策略的实现框图。
图2中的主要符号名称：输出电压反馈V f ，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 S1和I S2，缓启动电容C S ，延时电容C d ，缓启动电容电压V S ，延时电容电压V d ，集成电路内部锯齿波V RAMP ，被控开关管调节脉冲B 2，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，脉宽调制比较器PWM Comp，比较器Comp，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Q 1，被控开关管驱动S 2作用于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。S 1作用于Q 2，S 2作用于Q 1。
分布式发电系统双向DC-DC变换器同步整流延时控制策略连接方式：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 S1、I S2为集成芯片内部产生的电流源，V RAMP 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 RAMP 以及第一路中集成电路内部电流源I S1输出后电容C S 对应的缓启动电压V S 经脉宽调制比较器PWM Comp后送RS触发器，第二路中集成电路内部电流源I S2经外部延时电容C d 充电产生延时电容电压与参考电压基准值V ref 经比较器Comp输出。RS触发器输出主控开关管驱动S 1，同时主控开关管驱动S 1经非门生成脉冲信号B 2，其与比较器Comp的输出通过与门输出被控开关管驱动S2。
图2中，采用分布式发电系统双向DC-DC变换器同步整流延时控制策略工作方式：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 ；集成电路内部电流源I S1给外部缓启动电容C S 充电，缓启动电容电压V S 线性上升；V EA_Vo ，V S 及集成电路锯齿波V RAMP 三者送入脉宽调制比较器PWM Comp，脉宽调制比较器的输出经RS触发器触发后得到主控开关管驱动S 1，主控开关管驱动S 1反相得到被控开关管脉冲B 2。集成电路内部电流源I S2给外部延时电容C d 充电，延时电容电压V d 线性上升，V d 通过比较器Comp与基准电压V ref 比较，比较器的输出与被控开关管脉冲B 2逻辑相与，得到被控开关管驱动S 2。变换器的驱动和输出达到稳定之后，当延时电容电压V d 大于基准电压V ref 的时刻，比较器输出高电平，产生与主控开关管互补的被控开关管驱动信号。
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。将分布式发电系统双向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)

1.一种分布式发电系统双向DC-DC变换器的缓启动方法，其特征在于：双向DC-DC变换器启动后，首先主控开关管驱动S 1的占空比从零逐渐增大，被控开关管驱动S 2为零；主控开关管驱动S 1达到稳定后，由外部延时电容C d 控制产生被控开关管驱动S 2。
2.根据权利要求1所示的一种分布式发电系统双向DC-DC变换器的缓启动方法，其特征在于：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，所述输出电压反馈值V f 与误差放大器E/A输出端间串接电阻与电容；第一路集成电路内部电流源I S1经第一路外部延时电容C S 充电后产生缓启动电压V S ，所述误差放大器E/A输出、集成芯片内部生成的锯齿波V RAMP 和缓启动电压V S 经脉宽调制比较器PWM Comp后送入RS触发器，RS触发器输出主控开关管驱动S 1。
3.根据权利要求2所示的一种分布式发电系统双向DC-DC变换器的缓启动方法，其特征在于：所述主控开关管驱动S 2的产生过程是：第二路集成电路内部电流源I S2经外部延时电容C d 充电产生延时电容电压V d ，所述延时电容电压V d 与参考电压基准值V ref 经比较器Comp输出，主控开关管驱动S 1经非门生成脉冲信号B 2，所述脉冲信号B 2与比较器Comp的输出通过与门输出脉冲被控开关管驱动S2。
4.根据权利要求1所述的一种分布式发电系统双向DC-DC变换器的缓启动方法，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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