CN105391278B - 基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法 - Google Patents

基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，涉及一种恒频脉冲均压电路控制方法，属于电气控制领域。本发明包括如下步骤：步骤一：定义需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路组成。步骤二：调节开关管(K1、K2)接收控制器产生的控制信号(k1、k2)；步骤三：恒频脉冲均压电路在不同工作阶段会产生相应控制信号(k1、k2)，根据步骤二所述的控制信号(k1、k2)产生方法实现对恒频脉冲均压电路控制。本发明采用恒频控制策略，经过简单控制逻辑比较即可输出控制信号，可实现对均压电路的恒频脉冲均压控制，且可提高均压控制速度，降低均压控制难度。本发明不仅适用于对两个储能对象的均压控制电路，还可适用于模块化均压控制电路。

Description

基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法
技术领域
本发明涉及一种恒频脉冲均压电路控制方法，尤其涉及一种基于软开关的均压电路的恒频脉冲控制方法，属于电气控制领域。
背景技术
均压电路可用于平衡被测储能对象的电压，所述的储能对象包括电池单体、电池包、超级电容单体、超级电容组等储能元件。通过均压电路可以得到目前电路的工作状态，通过反馈的数据，对整个系统进行相应的调整与控制，完善整个系统的运行状态，从而更准确、更高效的实现系统的功能。
近年来为解决被测储能对象的均压问题，国内外厂家和企业提出很多均压策略和算法，但是这些算法都比较复杂，控制速度也不快，不能很好地解决均压问题，且不适用于基于软开关的恒频脉冲均压电路的均压控制。
为了降低均压问题控制难度、加快均压控制速度，提出适用于基于软开关的恒频脉冲均压电路的均压控制方法是亟待解决的技术问题，且具有较好的工业应用前景。
发明内容
本发明公开的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，要解决的技术问题是实现对均压电路的恒频脉冲均压控制，且可提高均压控制速度，降低均压控制难度。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
本发明公开的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，包括如下步骤：
步骤一：定义需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路组成。
需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路包括储能对象(B1、B2)、开关管(K1、K2)、谐振电容(C1、C2)和谐振电感L，UB1为储能对象B1的电压值、UB2为储能对象B2电压值；uc1为谐振电容C1的电压，uc2为谐振电容C2的电压，谐振电容C1、C2用于分别与电感L交换能量，同时，谐振电容C1还用于为开关管K1提供软开关环境，谐振电容C2还用于为开关管K2提供软开关环境；谐振电感L作为与谐振电容C1、C2交换能量的中间存储介质。
所述的储能对象包括电池单体、电池包、超级电容单体、超级电容组等储能元件。
步骤二：对恒频脉冲均压电路控制是通过调节开关管(K1、K2)接收的控制信号(k1、k2)实现的，对开关管(K1、K2)的控制采用软开关控制技术。所述的控制信号(k1、k2)是控制器给出的控制信号，控制信号(k1、k2)的产生过程如下：
步骤2.1：控制器自身产生两路恒频脉冲信号PWM1和PWM2。在一个计数周期当中，分别定义脉冲信号PWM1和PWM2导通时间长度T1和T2，且T1>T2。
步骤2.2：控制器接收对储能对象(B1、B2)的采样信号(sig1、sig2)。控制器对采样信号(sig1、sig2)进行缓存，得到缓存信号(sig1Buf、sig2Buf)。采样信号sig1得到缓存信号sig1Buf，采样信号sig2得到缓存信号sig2Buf。
步骤2.3：控制器根据控制逻辑进行判断生成开关管控制信号(k1、k2)，控制信号k1施加到开关管K1、控制信号k2施加到开关管K2。
所述的控制逻辑为：
控制逻辑1：当UB1＞UB2时，sig1和sig2均为低电平。
控制逻辑2：当UB1＜UB2时，sig1和sig2均为高电平。
控制逻辑3：当UB1、UB2电压值接近时，不需要进行均压控制时，sig1和sig2的电平值不同。
步骤2.4：控制器根据恒频脉冲信号(PWM1、PWM2)和缓存信号(sig1Buf、sig2Buf)生成控制信号(k1、k2)。
若sig1Buf＝sig2Buf＝0时，将脉冲信号PWM1赋给上开关管K1，PWM2赋给下开关管K2。
若sig1Buf＝sig2Buf＝1时，将脉冲信号PWM1赋给下开关管K2，PWM2赋给上开关管K1。
其他情况下，开关管K1和K2均不开通。
步骤三：恒频脉冲均压电路在不同工作阶段会产生相应控制信号(k1、k2)，根据步骤二所述的控制信号(k1、k2)产生方法实现对恒频脉冲均压电路控制，具体控制方法如下：
阶段0：储能对象(B1、B2)的电能同时给电容(C1、C2)和电感L进行充电，直至达到稳定状态。此时k1和k2均为低电平，开关管K1和K2均不动作。
根据步骤2.3所述的判断逻辑和储能对象B1的电压值UB1、储能对象B2电压值UB2的大小关系进入相应的工作模式，所述的进入相应的工作模式指进入控制逻辑1的工作模式、进入控制逻辑2的工作模式或进入控制逻辑3的工作模式。
进入控制逻辑3的工作模式：不需要进行均压控制，即实现对恒频脉冲均压电路的均压控制。
进入控制逻辑1的工作模式，控制逻辑1的工作模式需按照阶段1.1～1.7工作阶段工作：
阶段1.1：当UB1>UB2时，sig1和sig2均为低电平，在t0时刻，开关管K1导通，此时谐振电容C1的电压中的能量快速的转移到谐振电容C2当中。电容C1的电压uc1电压值为零，为开关管K1导通提供了零电压开通的环境。
阶段1.2：t1时刻，开关管K1保持开通，开关管K2仍然为关断状态，即控制信号k1仍为高电平，而控制信号k2仍为低电平，储能对象B1的电能给谐振电感L进行充电，通过谐振电感L的电流值iL开始从零增大。此阶段谐振电容C1的电压uc1电压值一直为零，开关管K1具备零电压关断的能力。
阶段1.3：t2时刻，开关管K1关断，开关管K2也保持关断状态，此时控制信号k1和k2均为低电平。由于此时uc1＝0，可实现K1的零电压关断。与此同时，谐振电容(C1、C2)通过谐振电感L进行能量交换，通过谐振电感L的电流值iL上升到最大值后减小，直到uc2＝0，此时，开关管K2具有零电压开通的能力。
阶段1.4：开关管(K1、K2)施加的控制信号(k1、k2)同阶段1.3。此阶段谐振电容C2的电压uc2保持为零，谐振电感L的电流通过二极管D2续流，谐振电感L向储能对象B2充电。此阶段，通过谐振电感L的电流值iL继续减小，直至iL＝0。
阶段1.5：开通开关管K2。此时控制信号k1为低电平，控制信号k2为高电平。由于uc2＝0，因此可实现开关管K2的零电压导通。此时，通过谐振电感L的电流值iL由零开始反向增大，谐振电容C2两端电压值uc2保持为零。
阶段1.6：关断开关管K2。由于此时uc2＝0，因此可实现开关管K2的零电压关断，控制信号k1为低电平，控制信号k2也为低电平。谐振电容(C1、C2)通过谐振电感L进行能量的交换，通过谐振电感L的电流值iL反向增大到最大值后减小，直到uc1＝0，此时，为开关管K1导通提供零电压导通的环境。
阶段1.7：开关管K1和开关管K2开关状态均保持不变，即控制信号k1与k2的电平状态与阶段1.6的相同。此时通过谐振电感L的电流经过二极管D1续流，等待开关管K1的导通。
接下来的恒频脉冲均压电路状态与阶段1.2相同，下一个均压周期自行启动，按照阶段1.2～1.7均压周期工作，当UB1＜UB2时，进入控制逻辑2的工作模式；当UB1、UB2电压值接近时，进入控制逻辑3的工作模式，不需要再进行均压控制，即实现对恒频脉冲均压电路的均压控制。
进入控制逻辑2的工作模式，控制逻辑2的工作模式需按照阶段2.1～2.7工作阶段工作：
阶段2.1：当UB1＜UB2时，sig1和sig2均为低电平，在t0时刻，开关管K2导通，此时谐振电容C2的电压中的能量快速转移到C1当中。该阶段结束时，谐振电容C2两端电压值为零，为开关管K2的零电压导通提供条件。
阶段2.2：t1时刻，开关管K2保持开通，开关管K1仍然为关断状态，即控制信号k1为低电平，而控制信号k2仍为高电平，储能对象B2的电能给谐振电感L进行充电，通过谐振电感L的电流值iL从零开始反向增大。此阶段谐振电容C2的电压uc2电压值一直为零，开关管K2具备零电压关断的能力。
阶段2.3：t2时刻，开关管K2关断，开关管K1也保持关断状态，此时控制信号k1和k2均为低电平。由于此时uc2＝0，可实现K2的零电压关断。与此同时，谐振电容(C1、C2)通过谐振电感L进能量交换，通过谐振电感L的电流值iL反向上升到最大值后减小，直到uc1＝0，开关管K1具有零电压开通的能力。
阶段2.4：开关管(K1、K2)施加的控制信号(k1、k2)同阶段2.3。此阶段谐振电容C1的电压uc1保持为零，谐振电感L的电流通过二极管D2续流，谐振电感L向储能对象B2充电。此阶段，通过谐振电感L的电流值iL继续减小，直至iL＝0。
阶段2.5：在t4时刻，开通开关管K1。此时控制信号k2为低电平而控制信号k1为高电平。由于此时uc1＝0，因此可实现开关管K1的零电压导通。此时，通过谐振电感L的电流值iL由零开始正向增大，谐振电容C1的电压uc1保持为零。
阶段2.6：t5时刻关断开关管K1，由于uc1＝0，因此可实现开关管K1的零电压关断，控制信号k1为低电平，控制信号k2也为低电平。谐振电容(C1、C2)通过谐振电感L进行能量的流动，通过谐振电感L的电流值iL正向增大到最大值后减小，直至uc2＝0，为开关管K2的导通提供零电压导通的环境。
阶段2.7：开关管K1和开关管K2开关状态均保持不变，即控制信号k1与控制信号k2的电平状态与阶段2.6的相同。此时通过谐振电感L的电流iL经过二极管D2续流，等待开关管K2的导通。
接下来的恒频脉冲均压电路状态与阶段2.2相同，下一个均压周期自行启动，按照阶段2.2～2.7均压周期工作，当UB1＞UB2时，进入控制逻辑1的工作模式；当UB1、UB2电压值接近时，进入控制逻辑3的工作模式，不需要再进行均压控制，即实现对恒频脉冲均压电路的均压控制。
有益效果：
1、本发明公开的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，是基于软开关的恒频脉冲均压电路提出的控制方法，该方法更适合于对基于软开关的恒频脉冲均压电路的均压控制，可继承基于软开关的恒频脉冲均压电路对储能对象均压的优点，采用所述的均压控制方法在保证对均压电路的恒频脉冲均压控制要求的基础上，可提高均压控制速度，降低均压控制难度。
2、本发明公开的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，由于采用恒频控制策略，经过简单控制逻辑比较即可输出控制信号，因此，控制算法简单，控制速度快，控制精度高，能够使均压电路达到均压的目的。
3、本发明公开的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，不仅适用于对两个储能对象的均压控制电路，还可适用于模块化均压控制电路，即模块化推广适用于对多个储能对象进行均压控制的均压控制电路。
附图说明
图1为本发明基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法的电路示意图；
图2为产生控制信号(k1、k2)的逻辑图
图3为控制逻辑1状态下的工作模态图，
其中，图3a)为阶段0条件下的工作模态图；
图3b)为阶段1.1条件下的工作模态图；
图3c)为阶段1.2条件下的工作模态图；
图3d)为阶段1.3条件下的工作模态图；
图3e)为阶段1.4条件下的工作模态图；
图3f)为阶段1.5条件下的工作模态图；
图3g)为阶段1.6条件下的工作模态图；
图3h)为阶段1.7条件下的工作模态图；
图4为控制逻辑1状态下的波形图；
图5为控制逻辑2状态下的工作模态图,
其中，图5a)为阶段0条件下的工作模态图；
图5b)为阶段2.1条件下的工作模态图；
图5c)为阶段2.2条件下的工作模态图；
图5d)为阶段2.3条件下的工作模态图；
图5e)为阶段2.4条件下的工作模态图；
图5f)为阶段2.5条件下的工作模态图；
图5g)为阶段2.6条件下的工作模态图；
图5h)为阶段2.7条件下的工作模态图；
图6为控制逻辑2状态下的波形图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明加以详细说明，同时也叙述了本发明技术方案解决的技术问题及有益效果，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1：
本实施例公开的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，包括如下步骤：
步骤一：定义需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路组成。
需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路包括超级电容(B1、B2)、开关管(K1、K2)、谐振电容(C1、C2)和谐振电感L，UB1为储能对象B1的电压值，初始电压值为5.5V、UB2为储能对象B2电压值，初始电压值为4.5V；uc1为谐振电容C1的电压，uc2为谐振电容C2的电压，谐振电容C1、C2用于分别与电感L交换能量，同时，谐振电容C1还用于为开关管K1提供软开关环境，谐振电容C2还用于为开关管K2提供软开关环境；谐振电感L作为与谐振电容C1、C2交换能量的中间存储介质。
所述的储能对象包括电池单体、电池包、超级电容单体、超级电容组等储能元件。
步骤二：对恒频脉冲均压电路控制是通过调节开关管(K1、K2)接收的控制信号(k1、k2)实现的，对开关管(K1、K2)的控制采用软开关控制技术。所述的控制信号(k1、k2)是控制器给出的控制信号，控制信号(k1、k2)的产生过程如下：
步骤2.1：控制器自身产生两路恒频脉冲信号PWM1和PWM2。在一个计数周期当中，分别定义脉冲信号PWM1和PWM2导通时间长度T1和T2，T1＝50us，T1＝40us。
步骤2.2：控制器接收对储能对象(B1、B2)的采样信号(sig1、sig2)。控制器对采样信号(sig1、sig2)进行缓存，得到缓存信号(sig1Buf、sig2Buf)。采样信号sig1得到缓存信号sig1Buf，采样信号sig2得到缓存信号sig2Buf。
步骤2.3：控制器根据控制逻辑进行判断生成开关管控制信号(k1、k2)，控制信号k1施加到开关管K1、控制信号k2施加到开关管K2。
根据控制逻辑1：当UB1＞UB2时，sig1和sig2均为低电平。在此情况下，控制信号产生的过程如图2中的I区所示。
步骤2.4：控制器根据恒频脉冲信号(PWM1、PWM2)和缓存信号(sig1Buf、sig2Buf)生成控制信号(k1、k2)。
因此时的sig1Buf＝sig2Buf＝0时，将脉冲信号PWM1赋给上开关管K1，PWM2赋给下开关管K2。
步骤三：恒频脉冲均压电路在不同工作阶段会产生相应控制信号(k1、k2)根据步骤二所述的控制信号(k1、k2)产生方法实现对恒频脉冲均压电路控制，具体控制方法如下：
阶段0：如图3a)所示，超级电容(B1、B2)的电能同时给电容(C1、C2)和电感L进行充电，直至达到稳定状态。此时控制信号(k1、k2)均为低电平，开关管K1和K2均不动作。
根据步骤2.3所述的判断逻辑和超级电容B1的电压值UB1大于超级电容B2电压值UB2，进入控制逻辑1的工作模式。
控制逻辑1的工作模式需按照阶段1.1～1.7工作阶段工作：
阶段1.1：如图3b)所示，在t0时刻，开关管K1导通，此时谐振电容C1的电压中的能量快速的转移到C2当中。谐振电容C1的电压为零，为开关管K1导通提供零电压环境。此时，k1和k2均为低电平，其开关状态见图2中的I区。
阶段1.2：如图3c)所示，t1时刻，开关管K1保持开通，开关管K2仍然为关断状态，即控制信号k1仍为高电平，而控制信号k2仍为低电平，其开关状态见图2中的I区。储能对象B1的电能给谐振电感L进行充电，通过谐振电感L的电流值iL开始从零增大。此阶段谐振电容C1的电压uc1电压值一直为零，开关管K1具备零电压关断的能力。
阶段1.3：如图3d)所示，t2时刻，开关管K1关断，开关管K2也保持关断状态，此时控制信号k1和k2均为低电平，其开关状态见图2中的I区。由于此时uc1＝0，可实现K1的零电压关断。与此同时，谐振电容(C1、C2)通过谐振电感L进行能量交换，通过谐振电感L的电流值iL上升到最大值后减小，直到uc2＝0，此时，开关管K2具有零电压开通的能力。
阶段1.4：如图3e)所示，开关管(K1、K2)施加的控制信号(k1、k2)同阶段1.3。此阶段谐振电容C2的电压uc2保持为零，谐振电感L的电流值iL通过二极管D2续流，谐振电感L向储能对象B2充电。此阶段，通过谐振电感L的电流值iL继续减小，直至iL＝0。
阶段1.5：如图3f)所示，开通开关管K2。此时控制信号k1为低电平，控制信号k2为高电平，其开关状态见图2中的I区。由于uc2＝0，因此可实现开关管K2的零电压导通。此时，通过谐振电感L的电流值iL由零开始反向增大，谐振电容C2两端电压值uc2保持为零。
阶段1.6：如图3g)所示，关断开关管K2。由于此时uc2＝0，因此可实现开关管K2的零电压关断，控制信号k1为低电平，控制信号k2也为低电平，其开关状态见图2中的I区。谐振电容C1和C2通过谐振电感L进行能量的交换，通过谐振电感L的电流值iL反向增大到最大值后减小，直到uc1＝0，此时，为开关管K1导通提供零电压导通的环境。
阶段1.7：如图3h)所示，开关管K1和开关管K2开关状态均保持不变，即控制信号k1与k2的电平状态与阶段1.6的相同。此时通过谐振电感L的电流值经过二极管D1续流，等待开关管K1的导通。
接下来的恒频脉冲均压电路状态与阶段1.2相同，下一个均压周期自行启动，按照阶段1.2～1.7均压周期工作，直至当UB1、UB2电压值接近时，进入控制逻辑3的工作模式，不需要再进行均压控制，即实现对恒频脉冲均压电路的均压控制。
与已存在的控制策略相比较，如PWM控制方式。在控制过程中计算过程较为复杂，控制速度就会受到影响，而本发明公开的基于软开关的均压电路的恒频脉冲控制方法实现算法简单，仅需一次逻辑比较即可实现脉冲输出。易于集成，在模块化的、储能对象较多均压电路当中尤其适用。
实施例2：
本实施例公开的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，包括如下步骤：
步骤一：定义需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路组成。
需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路包括超级电容(B1、B2)、开关管(K1、K2)、谐振电容(C1、C2)和谐振电感L，UB1为储能对象B1的电压值，初始电压值为4.5V、UB2为储能对象B2电压值，初始电压值为5.5V；uc1为谐振电容C1的电压，uc2为谐振电容C2的电压，谐振电容C1、C2用于分别与电感L交换能量，同时，谐振电容C1还用于为开关管K1提供软开关环境，谐振电容C2还用于为开关管K2提供软开关环境；谐振电感L作为与谐振电容C1、C2交换能量的中间存储介质。
所述的储能对象包括电池单体、电池包、超级电容单体、超级电容组等储能元件。
步骤二：对恒频脉冲均压电路控制是通过调节开关管(K1、K2)接收的控制信号(k1、k2)实现的，对开关管(K1、K2)的控制采用软开关控制技术。所述的控制信号(k1、k2)是控制器给出的控制信号，控制信号(k1、k2)的产生过程如下：
步骤2.1：控制器自身产生两路恒频脉冲信号PWM1和PWM2。在一个计数周期当中，分别定义脉冲信号PWM1和PWM2导通时间长度T1和T2，T1＝50us，T1＝40us。
步骤2.2：控制器接收对储能对象(B1、B2)的采样信号(sig1、sig2)。控制器对采样信号(sig1、sig2)进行缓存，得到缓存信号(sig1Buf、sig2Buf)。采样信号sig1得到缓存信号sig1Buf，采样信号sig2得到缓存信号sig2Buf。
步骤2.3：控制器根据控制逻辑进行判断生成开关管控制信号(k1、k2)，控制信号k1施加到开关管K1、控制信号k2施加到开关管K2。
根据控制逻辑1：当UB1＜UB2时，sig1和sig2均为高电平。在此情况下，控制信号产生的过程如图2中的Ⅱ区所示。
步骤2.4：控制器根据恒频脉冲信号(PWM1、PWM2)和缓存信号(sig1Buf、sig2Buf)生成控制信号(k1、k2)。
因此时的sig1Buf＝sig2Buf＝1时，将脉冲信号PWM1赋给上开关管K2，PWM2赋给下开关管K1。
步骤三：恒频脉冲均压电路在不同工作阶段会产生相应控制信号(k1、k2)根据步骤二所述的控制信号(k1、k2)产生方法实现对恒频脉冲均压电路控制，具体控制方法如下：
阶段0：如图5a)所示，超级电容(B1、B2)的电能同时给电容(C1、C2)和电感L进行充电，直至达到稳定状态。此时控制信号(k1、k2)均为低电平，开关管(K1、K2)均不动作。
根据步骤2.3所述的判断逻辑和超级电容B1的电压值UB1小于超级电容B2电压值UB2，进入控制逻辑2的工作模式。
控制逻辑2的工作模式需按照阶段2.1～2.7工作阶段工作：
阶段2.1：如图5b)所示，在t0时刻，开关管K2导通，此时谐振电容C2的电压中的能量快速转移到C1当中。该阶段结束时，谐振电容C2两端电压值为0，为开关管K2的零电压导通提供了条件。此时，k1和k2均为低电平，其开关状态见图2中的Ⅱ区。
阶段2.2：如图5c)所示，t1时刻，开关管K2保持开通，开关管K1仍然为关断状态，即控制信号k1仍为低电平，而控制信号k2仍为高电平，其开关状态见图2中的Ⅱ区。储能对象B2的电能给谐振电感L进行充电，通过谐振电感L的电流值iL开始从零反向增大。此阶段谐振电容C2的电压uc2电压值一直为零，开关管K2具备零电压关断的能力。
阶段2.3：如图5d)所示，t2时刻，开关管K2关断，开关管K1也保持关断状态，此时控制信号k1和k2均为低电平,其开关状态见图2中的Ⅱ区。由于此时uc2＝0，可实现K2的零电压关断。与此同时，谐振电容(C1、C2)通过谐振电感L进能量交换，通过谐振电感L的电流值iL反向上升到最大值后减小，直到t3时刻，此时uc1＝0，开关管K1具有零电压开通的能力。
阶段2.4：如图5e)所示，开关管(K1、K2)施加的控制信号(k1、k2)同阶段2.3。此阶段谐振电容C1的电压uc1保持为零，谐振电感L的电流通过二极管D2续流，谐振电感L向储能对象B2充电。此阶段，通过谐振电感L的电流值iL继续减小，直至iL＝0。
阶段2.5：如图5f)所示，在t4时刻，开通开关管K1。此时控制信号k2为低电平而控制信号k1为高电平，其开关状态见图2中的Ⅱ区。由于此时uc1＝0，因此可实现开关管K1的零电压导通。此时，通过谐振电感L的电流值iL由零开始正向增大，谐振电容C1的电压uc1保持为零。
阶段2.6：如图5g)所示，t5时刻关断开关管K1，由于uc1＝0，因此可实现开关管K1的零电压关断，控制信号k1为低电平，控制信号k2也为低电平，其开关状态见图2中的Ⅱ区。谐振电容(C1、C2)通过谐振电感L进行能量的流动，通过谐振电感L的电流值iL正向增大到最大值后减小，直至uc2＝0，为开关管K2的导通提供零电压导通的环境。
阶段2.7：如图5h)所示，开关管K1和开关管K2开关状态均保持不变，即控制信号k1与控制信号k2的电平状态与阶段2.6的相同。此时通过谐振电感L的电流iL经过二极管D2续流，等待开关管K2的导通。
接下来的恒频脉冲均压电路状态与阶段2.2相同，下一个均压周期自行启动，按照阶段2.2～2.7均压周期工作，当UB1＞UB2时，进入控制逻辑1的工作模式；当UB1、UB2电压值接近时，进入控制逻辑3的工作模式，不需要再进行均压控制，即实现对恒频脉冲均压电路的均压控制。
实施例3：
本实施例公开的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，包括如下步骤：
步骤一：定义需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路组成。
需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路包括超级电容(B1、B2)、开关管(K1、K2)、谐振电容(C1、C2)和谐振电感L，UB1为储能对象B1的电压值，初始电压值为5.5V、UB2为储能对象B2电压值，初始电压值为5.5V；uc1为谐振电容C1的电压，uc2为谐振电容C2的电压，谐振电容C1、C2用于分别与电感L交换能量，同时，谐振电容C1还用于为开关管K1提供软开关环境，谐振电容C2还用于为开关管K2提供软开关环境；谐振电感L作为与谐振电容C1、C2交换能量的中间存储介质。
所述的储能对象包括电池单体、电池包、超级电容单体、超级电容组等储能元件。
步骤二：对恒频脉冲均压电路控制是通过调节开关管(K1、K2)接收的控制信号(k1、k2)实现的，对开关管(K1、K2)的控制采用软开关控制技术。所述的控制信号(k1、k2)是控制器给出的控制信号，控制信号(k1、k2)的产生过程如下：
步骤2.1：控制器自身产生两路恒频脉冲信号PWM1和PWM2。在一个计数周期当中，分别定义脉冲信号PWM1和PWM2导通时间长度T1和T2，T1＝50us，T1＝40us。
步骤2.2：控制器接收对储能对象(B1、B2)的采样信号(sig1、sig2)。控制器对采样信号(sig1、sig2)进行缓存，得到缓存信号(sig1Buf、sig2Buf)。采样信号sig1得到缓存信号sig1Buf，采样信号sig2得到缓存信号sig2Buf。
步骤2.3：控制器根据控制逻辑进行判断生成开关管控制信号(k1、k2)，控制信号k1施加到开关管K1、控制信号k2施加到开关管K2。
根据控制逻辑3：当UB1＝UB2时，sig1和sig2电平值不同。在此情况下，不需要进行均压控制，开关管均不需要导通。
与已存在的控制策略相比较，如PWM控制方式。在控制过程中计算过程较为复杂，控制速度就会受到影响，而此次的发明当中设计的基于软开关的均压电路的恒频脉冲控制方法算法简单，仅需一次逻辑比较即可实现脉冲输出。易于集成，在模块化的、储能对象较多均压电路当中尤其适用。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：定义需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路组成；
需控制的基于软开关的恒频脉冲均压电路包括储能对象B1、B2、开关管K1、K2、谐振电容C1、C2和谐振电感L，UB1为储能对象B1的电压值、UB2为储能对象B2电压值；uc1为谐振电容C1的电压，uc2为谐振电容C2的电压，谐振电容C1、C2用于分别与电感L交换能量，同时，谐振电容C1还用于为开关管K1提供软开关环境，谐振电容C2还用于为开关管K2提供软开关环境；谐振电感L作为与谐振电容C1、C2交换能量的中间存储介质；
步骤二：对恒频脉冲均压电路控制是通过调节开关管K1、K2接收的控制信号k1、k2实现的；所述的控制信号k1、k2是控制器给出的控制信号，控制信号k1、k2的产生过程如下，
步骤2.1：控制器自身产生两路恒频脉冲信号PWM1和PWM2；在一个计数周期当中，分别定义脉冲信号PWM1和PWM2导通时间长度T1和T2，且T1>T2；
步骤2.2：控制器接收对储能对象B1、B2的采样信号sig1、sig2；控制器对采样信号sig1、sig2进行缓存，得到缓存信号sig1Buf、sig2Buf；采样信号sig1得到缓存信号sig1Buf，采样信号sig2得到缓存信号sig2Buf；
步骤2.3：控制器根据控制逻辑进行判断生成开关管控制信号k1、k2，控制信号k1施加到开关管K1、控制信号k2施加到开关管K2；
所述的控制逻辑为：
控制逻辑1：当UB1＞UB2时，sig1和sig2均为低电平；
控制逻辑2：当UB1＜UB2时，sig1和sig2均为高电平；
控制逻辑3：当UB1、UB2电压值接近时，不需要进行均压控制，sig1和sig2的电平值不同；
步骤2.4：控制器根据恒频脉冲信号PWM1、PWM2和缓存信号sig1Buf、sig2Buf生成控制信号k1、k2；
若sig1Buf＝sig2Buf＝0时，将脉冲信号PWM1赋给上开关管K1，PWM2赋给下开关管K2；
若sig1Buf＝sig2Buf＝1时，将脉冲信号PWM1赋给下开关管K2，PWM2赋给上开关管K1；
其他情况下，开关管K1和K2均不开通；
步骤三：恒频脉冲均压电路在不同工作阶段会产生相应控制信号k1、k2根据步骤二所述的控制信号k1、k2产生方法实现对恒频脉冲均压电路控制。
2.根据权利要求1所述的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，其特征在于：步骤三所述的根据步骤二所述的控制信号k1、k2产生方法实现对恒频脉冲均压电路控制方法如下，
阶段0：储能对象B1、B2的电能同时给电容C1、C2和电感L进行充电，直至达到稳定状态；此时k1和k2均为低电平，开关管K1和K2均不动作；
根据步骤2.3所述的判断逻辑和储能对象B1的电压值UB1、储能对象B2电压值UB2的大小关系进入相应的工作模式，所述的进入相应的工作模式指进入控制逻辑1的工作模式、进入控制逻辑2的工作模式或进入控制逻辑3的工作模式；
进入控制逻辑3的工作模式：不需要进行均压控制，即实现对恒频脉冲均压电路的均压控制；
进入控制逻辑1的工作模式，控制逻辑1的工作模式需按照阶段1.1～1.7工作阶段工作，
阶段1.1：当UB1>UB2时，sig1和sig2均为低电平，在t0时刻，开关管K1导通，此时谐振电容C1的电压中的能量快速的转移到谐振电容C2当中；谐振电容C1的电压为零，为开关管K1导通提供零电压环境；
阶段1.2：t1时刻，开关管K1保持开通，开关管K2仍然为关断状态，即控制信号k1仍为高电平，而控制信号k2仍为低电平，储能对象B1的电能给谐振电感L进行充电，通过谐振电感L的电流值iL开始从零增大；此阶段谐振电容C1的电压uc1电压值一直为零，开关管K1具备零电压关断的能力；
阶段1.3：t2时刻，开关管K1关断，开关管K2也保持关断状态，此时控制信号k1和k2均为低电平；由于此时uc1＝0，可实现K1的零电压关断；与此同时，谐振电容C1、C2通过谐振电感L进行能量交换，通过谐振电感L的电流值iL上升到最大值后减小，直到uc2＝0，此时，开关管K2具有零电压开通的能力；
阶段1.4：开关管K1、K2施加的控制信号k1、k2同阶段1.3；此阶段谐振电容C2的电压uc2保持为零，谐振电感L的电流值iL通过二极管D2续流，谐振电感L向储能对象B2充电；此阶段，通过谐振电感L的电流值iL继续减小，直至iL＝0；
阶段1.5：开通开关管K2；此时控制信号k1为低电平，控制信号k2为高电平；由于uc2＝0，因此可实现开关管K2的零电压导通；此时，通过谐振电感L的电流值iL由零开始反向增大，谐振电容C2两端电压值uc2保持为零；
阶段1.6：关断开关管K2；由于此时uc2＝0，因此可实现开关管K2的零电压关断，控制信号k1为低电平，控制信号k2也为低电平；谐振电容C1、C2通过谐振电感L进行能量的交换，通过谐振电感L的电流值iL反向增大到最大值后减小，直到uc1＝0，此时，为开关管K1导通提供零电压导通的环境；
阶段1.7：开关管K1和开关管K2开关状态均保持不变，即控制信号k1与k2的电平状态与阶段1.6的相同；此时通过谐振电感L的电流值经过二极管D1续流，等待开关管K1的导通；
接下来的恒频脉冲均压电路状态与阶段1.2相同，下一个均压周期自行启动，按照阶段1.2～1.7均压周期工作，当UB1＜UB2时，进入控制逻辑2的工作模式；当UB1、UB2电压值接近时，进入控制逻辑3的工作模式，不需要再进行均压控制，即实现对恒频脉冲均压电路的均压控制；
进入控制逻辑2的工作模式，控制逻辑2的工作模式需按照阶段2.1～2.7工作阶段工作，
阶段2.1：当UB1＜UB2时，sig1和sig2均为低电平，在t0时刻，开关管K2导通，此时谐振电容C2的电压中的能量快速转移到C1当中；该阶段结束时，谐振电容C2两端电压值为0，为开关管K2的零电压导通提供条件；
阶段2.2：t1时刻，开关管K2保持开通，开关管K1仍然为关断状态，即控制信号k1仍为低电平，而控制信号k2仍为高电平，储能对象B2的电能给谐振电感L进行充电，通过谐振电感L的电流值iL开始从零反向增大；此阶段谐振电容C2的电压uc2电压值一直为零，开关管K2具备零电压关断的能力；
阶段2.3：t2时刻，开关管K2关断，开关管K1也保持关断状态，此时控制信号k1和k2均为低电平；由于此时uc2＝0，可实现K2的零电压关断；与此同时，谐振电容C1、C2通过谐振电感L进能量交换，通过谐振电感L的电流值iL反向上升到最大值后减小，直到t3时刻，此时uc1＝0，开关管K1具有零电压开通的能力；
阶段2.4：开关管K1、K2施加的控制信号k1、k2同阶段2.3；此阶段谐振电容C1的电压uc1保持为零，谐振电感L的电流通过二极管D2续流，谐振电感L向储能对象B2充电；此阶段，通过谐振电感L的电流值iL继续减小，直至iL＝0；
阶段2.5：在t4时刻，开通开关管K1；此时控制信号k2为低电平而控制信号k1为高电平；由于此时uc1＝0，因此可实现开关管K1的零电压导通；此时，通过谐振电感L的电流值iL由零开始正向增大，谐振电容C1的电压uc1保持为零；
阶段2.6：t5时刻，关断开关管K1，由于uc1＝0，因此可实现开关管K1的零电压关断，控制信号k1为低电平，控制信号k2也为低电平；谐振电容C1、C2通过谐振电感L进行能量的流动，通过谐振电感L的电流值iL正向增大到最大值后减小，直至uc2＝0，为开关管K2的导通提供零电压导通的环境；
阶段2.7：开关管K1和开关管K2开关状态均保持不变，即控制信号k1与控制信号k2的电平状态与阶段2.6的相同；此时通过谐振电感L的电流iL经过二极管D2续流，等待开关管K2的导通；
接下来的恒频脉冲均压电路状态与阶段2.2相同，下一个均压周期自行启动，按照阶段2.2～2.7均压周期工作，当UB1＞UB2时，进入控制逻辑1的工作模式；当UB1、UB2电压值接近时，进入控制逻辑3的工作模式，不需要再进行均压控制，即实现对恒频脉冲均压电路的均压控制。
3.根据权利要求1或2所述的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，其特征在于：对开关管K1、K2的控制采用软开关控制技术。
4.根据权利要求3所述的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，其特征在于：所述的储能对象包括电池单体、电池包、超级电容单体、超级电容组储能元件。
5.根据权利要求1或2所述的基于软开关的恒频脉冲均压电路控制方法，其特征在于：所述的控制方法不仅适用于对两个储能对象的均压控制电路，还可适用于模块化均压控制电路，即模块化推广适用于对多个储能对象进行均压控制的均压控制电路。
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