CN104868776B - 应用于储能逆变器的双向控制驱动电路 - Google Patents
应用于储能逆变器的双向控制驱动电路 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种应用于储能逆变器的双向控制驱动电路，包括电流采样器、DSP模块、比较阈值基准电压产生电路、比较器和四个与门。DSP模块产生充放电模式信号、第一驱动信号和第二驱动信号；比较器比较电流采样器获得的电压信号和比较阈值基准电压产生的比较阈值基准电压信号而产生第三驱动信号；第一与门和第二与门分别输入第一驱动信号、第二驱动信号以及充放电模式信号而分别产生第四驱动信号和第五驱动信号并连接至储能逆变器原边；第三与门和第四与门分别输入第一驱动信号、第二驱动信号以及第三驱动信号而分别产生第六驱动信号和第七驱动信号并连接至储能逆变器副边。本发明能够实现能量的双向控制，适用于能量双向流动的储能逆变器。
Description
技术领域
本发明属于电力电子变换器技术领域，涉及一种储能逆变器适用的双向控制驱动电路。
背景技术
应用于储能逆变器中的理想的LLC电路在开关频率fsw≥谐振频率fr时，副边同步整流MOSFET可以与原边驱动同步开关即可；而在fsw<fr情况下，副边整流MOSFET驱动要在LrCr谐振结束前关闭驱动，否则会造成能量反灌，甚至导致谐振出错而炸机。而实际电路中存在很多寄生参数会影响LLC谐振，特别是变压器的漏感无法精确控制，导致谐振频率fr=1/2π(Lr*Cr)^0.5无法精确控制，因此产生副边同步整流驱动时不能简单的使用一个固定的谐振频率fr来做控制，而需要根据具体的谐振频率和开关频率进行相应的控制输出合理同步整流驱动。
然而，目前模拟LLC同步整流芯片通常通过检测同步整流MOSFET管两端电压决定开通与关断时刻。在储能逆变器中，能量需要双向控制，原副边都需要驱动控制，因此副边无法简单使用专用的模拟同步整流芯片控制，否则当能量相反方向流动时，同步整流芯片控制的驱动会影响正常工作。故而，需要设计一种适用于能量双向流通的储能逆变器且能够根据具体情况进行相应驱动的电路。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于储能逆变器中的能够快速地实现其双向控制的驱动电路。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种应用于储能逆变器的双向控制驱动电路，包括
电流采样器，所述的电流采样器与所述的储能逆变器的副边相连接而采集副边电流信号并处理为电压信号；
DSP模块，所述的DSP模块产生并分别输出充放电模式信号以及交替导通的第一驱动信号和第二驱动信号；
比较阈值基准电压产生电路，所述的比较阈值基准电压产生电路与所述的DSP模块的一个输出端相连接并将所述的充放电模式信号转换为比较阈值基准电压信号；
比较器，所述的比较器的输入端分别与所述的电流采样器的输出端和所述的比较阈值基准电压产生电路的输出端相连接，所述的比较器比较所述的电压信号和所述的比较阈值基准电压信号而产生第三驱动信号；
第一与门和第二与门，所述的第一与门的输入端分别连接所述的第一驱动信号和所述的充放电模式信号，所述的第二与门的输入端分别连接所述的第二驱动信号和所述的充放电模式信号，所述的第一与门产生的第四驱动信号和所述的第二与门产生的第五驱动信号为所述的储能逆变器原边的控制驱动信号而连接至所述的储能逆变器的原边；
第三与门和第四与门，所述的第三与门的输入端分别连接所述的第一驱动信号和第三驱动信号，所述的第四与门的输入端分别连接所述的第二驱动信号和所述的第三驱动信号，所述的第三与门产生的第六驱动信号和所述的第四与门产生的第七驱动信号为所述的储能逆变器的副边同步整流信号而连接至所述的储能逆变器的副边。
优选的，所述的电流采样器包括采集所述的副边电流信号的电流互感器、与所述的电流互感器相连接并将所述的副边电流信号转换为所述的电压信号的采样信号处理电路、与所述的采样信号处理电路相连接的整流及电压上抬电路，所述的整流及电压上抬电路与所述的比较器相连接。
优选的，所述的第四驱动信号和所述的第五驱动信号通过所述的储能逆变器的原边隔离驱动电路而连接至所述的储能逆变器的原边；所述的第六驱动信号和所述的第七驱动信号通过所述的储能逆变器的副边整流隔离驱动电路而连接至所述的储能逆变器的副边。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的双向控制驱动电路能够较好地实现充电模式下副边MOSFET同步整流功能，且同时可以实现能量的双向控制，适用于能量双向流动的储能逆变器。
附图说明
附图1为本发明的双向控制驱动电路的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：如附图1所示，储能逆变器包括通过LLC谐振电路相连接的原边和副边，其中原边包括原边信号源BUS以及连接在原边信号源BUS和LLC谐振电路的原边之间的原边全桥电路，副边则包括副边信号源BAT以及连接在LLC谐振电路的副边与副边信号源BAT之间的副边全桥电路。原边全桥电路和副边全桥电路分别由四个场效应管S1-S4、S5-S8构成全桥结构。LLC谐振电路包括变压器Tx以及设置于其原边的谐振电容Cr和谐振电感Lr。当充电时，能量由原边流向副边，而放电时，则能量由副边流向原边。
一种应用于上述储能逆变器的双向控制驱动电路，包括电流采样器、DSP模块、比较阈值基准电压产生电路以及四个与门，其中，四个与门分别为第一与门、第二与门、第三与门和第四与门。
电流采样器用于采集储能逆变器的副边电流信号并处理为电压信号，其余储能逆变器的副边相连接。具体的，电流采样器包括采集副边电流信号的电流互感器、与电流互感器相连接并将副边电流信号转换为电压信号的采样信号处理电路、与采样信号处理电路相连接的整流及电压上抬电路，电流互感器设置于LLC谐振电路的副边处。
DSP模块用于产生并输出多个所需信号，具体包括充放电模式信号、第一驱动信号PWM1和第二驱动信号PWM2。充放电模式信号为充电时为H、放电时为L。第一驱动信号PWM1和第二驱动信号PWM2的占空比均为50%，且二者的相位差为180°，二者交替导通。
比较阈值基准电压产生电路的输入端与DSP模块的一个输出端相连接，从而输入DSP模块所产生的充放电模式信号，并将充放电模式信号转换为比较阈值基准电压信号输出。
比较器具有两个输入端，分别与电流采样器中的整流及电压上抬电路的输出端和比较阈值基准电压产生电路的输出端相连接，从而分别输入经整流和电压上抬的电压信号以及比较阈值基准电压信号，比较器将这两个信号进行比较，从而产生第三驱动信号PWM3并输出。
第一与门的两个输入端分别与DSP模块的两个输出端相连接，从而连接输入第一驱动信号PWM1和充放电模式信号，并产生第四驱动信号PWM4输出。
第二与门的两个输入端分别与DSP模块的两个输出端相连接，从而连接输入第二驱动信号PWM2和充放电模式信号，并产生第五驱动信号PWM5输出。
第一与门产生的第四驱动信号PWM4和第二与门产生的第五驱动信号PWM5为储能逆变器原边的控制驱动信号，二者通过储能逆变器的原边隔离驱动电路而连接至储能逆变器的原边，从而控制储能逆变器的原边全桥电路。
第三与门的两个输入端分别与DSP模块的一个输出端和比较器的输出端相连接，从而连接输入第一驱动信号PWM1和第三驱动信号PWM3，并产生第六驱动信号PWM6输出。
第四与门的两个输入端分别与DSP模块的一个输出端和比较器的输出端相连接，从而连接输入第二驱动信号PWM2和第三驱动信号PWM3，并产生第七驱动信号PWM7输出。
第三与门产生的第六驱动信号PWM6和第四与门产生的第七驱动信号PWM7为储能逆变器的副边同步整流信号，二者通过储能逆变器的副边整流隔离驱动电路而连接至储能逆变器的副边，从而控制储能逆变器的副边全桥电路。
采用本方案，可以实现在电池充电模式下，副边整流管同步整流，且控制调整速度快，适应电流快速突变状态及异常过流保护瞬间关闭原副边驱动功能，同时可以实现能量的双向控制，降低副边导通损耗。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种应用于储能逆变器的双向控制驱动电路，其特征在于：所述的双向控制驱动电路包括
电流采样器，所述的电流采样器与所述的储能逆变器的副边相连接而采集副边电流信号并处理为电压信号；
DSP模块，所述的DSP模块产生并分别输出充放电模式信号以及交替导通的第一驱动信号和第二驱动信号；
比较阈值基准电压产生电路，所述的比较阈值基准电压产生电路与所述的DSP模块的一个输出端相连接并将所述的充放电模式信号转换为比较阈值基准电压信号；
比较器，所述的比较器的输入端分别与所述的电流采样器的输出端和所述的比较阈值基准电压产生电路的输出端相连接，所述的比较器比较所述的电压信号和所述的比较阈值基准电压信号而产生第三驱动信号；
第一与门和第二与门，所述的第一与门的输入端分别连接所述的第一驱动信号和所述的充放电模式信号，所述的第二与门的输入端分别连接所述的第二驱动信号和所述的充放电模式信号，所述的第一与门产生的第四驱动信号和所述的第二与门产生的第五驱动信号为所述的储能逆变器原边的控制驱动信号而连接至所述的储能逆变器的原边；
第三与门和第四与门，所述的第三与门的输入端分别连接所述的第一驱动信号和第三驱动信号，所述的第四与门的输入端分别连接所述的第二驱动信号和所述的第三驱动信号，所述的第三与门产生的第六驱动信号和所述的第四与门产生的第七驱动信号为所述的储能逆变器的副边同步整流信号而连接至所述的储能逆变器的副边。
2.根据权利要求1所述的应用于储能逆变器的双向控制驱动电路，其特征在于：所述的电流采样器包括采集所述的副边电流信号的电流互感器、与所述的电流互感器相连接并将所述的副边电流信号转换为所述的电压信号的采样信号处理电路、与所述的采样信号处理电路相连接的整流及电压上抬电路，所述的整流及电压上抬电路与所述的比较器相连接。
3.根据权利要求1所述的应用于储能逆变器的双向控制驱动电路，其特征在于：所述的第四驱动信号和所述的第五驱动信号通过所述的储能逆变器的原边隔离驱动电路而连接至所述的储能逆变器的原边；所述的第六驱动信号和所述的第七驱动信号通过所述的储能逆变器的副边整流隔离驱动电路而连接至所述的储能逆变器的副边。
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