CN105553252B - 具有磁补偿的双向隔离型dc/dc变流器的控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统及方法，包括用于生成磁平衡补偿分量的磁平衡补偿分量生成电路和双向隔离型DC/DC变换器电压电流双闭环控制电路，所述磁平衡补偿分量直接施加在双闭环控制电路中的PWM控制环节前。本发明通过对电压传感器输出的电压信号进行积分处理获得变压器的工作磁通量后，将工作磁通量绝对值与变压器磁通设定的上限进行滞环比较，滞环比较结果与积分电路输出量的符号相乘，获得磁平衡补偿分量。双向隔离型DC/DC变换器采用电压电流双闭环控制，磁平衡补偿分量直接施加在双向隔离型DC/DC变换器中PWM控制环节前，用于快速克服变换器内高频变压器的磁饱和问题。

Description

具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统及方法
技术领域
本发明属于DC/DC变换领域，涉及中、高频变压器磁平衡问题，特别涉及一种具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统及方法。
背景技术
中、高频变压器在双向隔离型DC/DC变换器中具有隔离输出和电压变换功能。一旦变压器发生磁饱和，对DC/DC变换器危害极大，轻则使元器件过热，重则会使元件损坏。在磁饱和时，变压器绕组的直流电阻(铜阻)和功率变换器件的功耗迅速增加，导致功率变换器件损坏。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统及方法，解决双向DC/DC变换器内高频变压器的磁饱和问题。
为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统，包括用于生成磁平衡补偿分量的磁平衡补偿分量生成电路和双向隔离型DC/DC变换器电压电流双闭环控制电路，所述磁平衡补偿分量直接施加在双闭环控制电路中的PWM控制环节前。
进一步地，所述磁平衡补偿分量生成电路包括电压传感器、积分电路、绝对值电路、符号电路、滞环比较电路、乘法电路；电压传感器的输入端与双向隔离型DC/DC变换器中的变压器相连，电压传感器的输出端与积分电路的输入端相连，积分电路的输出端分别与绝对值电路的输入端、符号电路的输入端相连，绝对值电路的输出端、磁通上限给定电路的输出端分别与滞环比较电路的输入端相连，滞环比较电路的输出端、符号电路的输出端分别与乘法电路的输入端相连，乘法电路的输出即为磁平衡补偿分量。
进一步地，通过调整滞环比较电路的滞环宽度来调整磁平衡补偿分量的强度和调节频率。
进一步地，磁通上限给定电路的上下限输出值由双向隔离型DC/DC变换器中变压器所采用的磁芯材料的种类和结构决定。
本发明还公开了一种具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制方法，包括如下步骤：
设置用于生成磁平衡补偿分量的磁平衡补偿分量生成电路；
将所述磁平衡补偿分量生成电路生成的磁平衡补偿分量直接施加在双向隔离型DC/DC变换器电压电流双闭环控制电路中的PWM控制环节前。
进一步地，所述磁平衡补偿分量生成电路包括电压传感器、积分电路、绝对值电路、符号电路、滞环比较电路、乘法电路；电压传感器的输入端与双向隔离型DC/DC变换器中的变压器相连，电压传感器的输出端与积分电路的输入端相连，积分电路的输出端分别与绝对值电路的输入端、符号电路的输入端相连，绝对值电路的输出端、磁通上限给定电路的输出端分别与滞环比较电路的输入端相连，滞环比较电路的输出端、符号电路的输出端分别与乘法电路的输入端相连，乘法电路的输出即为磁平衡补偿分量。
进一步地，通过调整滞环比较电路的滞环宽度来调整磁平衡补偿分量的强度和调节频率。
进一步地，磁通上限给定电路的上下限输出值由双向隔离型DC/DC变换器中变压器所采用的磁芯材料的种类和结构决定。
本发明具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统及方法具有以下有益效果：
(1)避免双向隔离型DC/DC变换器中的中、高频变压器出现磁饱和；
(2)可提高DC/DC变换器的可靠性；降低功率器件的开关损耗；
(3)提高变压器的铁芯的利用率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细阐述：
图1为本发明具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统的结构框图。
图2为本发明具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统的控制算法框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，本发明所述的具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统，包括用于生成磁平衡补偿分量的磁平衡补偿分量生成电路和双向隔离型DC/DC变换器电压电流双闭环控制电路，所述磁平衡补偿分量直接施加在双闭环控制电路中的PWM控制环节前。
所述磁平衡补偿分量生成电路包括电压传感器、积分电路、绝对值电路、符号电路、滞环比较电路、乘法电路；所述磁平衡补偿分量生成电路连接方式如图1所示：电压传感器的输入端与双向隔离型DC/DC变换器中的变压器相连，电压传感器的输出端与积分电路的输入端相连，积分电路的输出端分别与绝对值电路的输入端、符号电路的输入端相连，绝对值电路的输出端、磁通上限给定电路的输出端分别与滞环比较电路的输入端相连，滞环比较电路的输出端、符号电路的输出端分别与乘法电路的输入端相连，乘法电路的输出即为磁平衡补偿分量。
通过对电压传感器输出的电压信号进行积分处理获得变压器的工作磁通量后，将工作磁通量绝对值与变压器磁通设定的上限进行滞环比较，滞环比较结果与积分电路输出量的符号相乘，获得磁平衡补偿分量。双向隔离型DC/DC变换器采用电压电流双闭环控制，磁平衡补偿分量直接施加在双向隔离型DC/DC变换器中PWM控制环节前，用于快速克服变换器内高频变压器的磁饱和问题。
通过调整滞环比较电路的滞环宽度来调整磁平衡补偿分量的强度和调节频率。
磁通上限给定电路的上下限输出值由双向隔离型DC/DC变换器中变压器所采用的磁芯材料的种类和结构决定。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员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。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统，其特征在于：包括用于生成磁平衡补偿分量的磁平衡补偿分量生成电路和双向隔离型DC/DC变换器电压电流双闭环控制电路，所述磁平衡补偿分量直接施加在双闭环控制电路中的PWM控制环节前；所述磁平衡补偿分量生成电路包括电压传感器、积分电路、绝对值电路、符号电路、滞环比较电路、乘法电路；电压传感器的输入端与双向隔离型DC/DC变换器中的变压器相连，电压传感器的输出端与积分电路的输入端相连，积分电路的输出端分别与绝对值电路的输入端、符号电路的输入端相连，绝对值电路的输出端、磁通上限给定电路的输出端分别与滞环比较电路的输入端相连，滞环比较电路的输出端、符号电路的输出端分别与乘法电路的输入端相连，乘法电路的输出即为磁平衡补偿分量。
2.根据权利要求1所述的具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统，其特征在于：通过调整滞环比较电路的滞环宽度来调整磁平衡补偿分量的强度和调节频率。
3.根据权利要求2所述的具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制系统，其特征在于：磁通上限给定电路的上下限输出值由双向隔离型DC/DC变换器中变压器所采用的磁芯材料的种类和结构决定。
4.一种具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：设置用于生成磁平衡补偿分量的磁平衡补偿分量生成电路；
将所述磁平衡补偿分量生成电路生成的磁平衡补偿分量直接施加在双向隔离型DC/DC变换器电压电流双闭环控制电路中的PWM控制环节前，所述磁平衡补偿分量生成电路包括电压传感器、积分电路、绝对值电路、符号电路、滞环比较电路、乘法电路；电压传感器的输入端与双向隔离型DC/DC变换器中的变压器相连，电压传感器的输出端与积分电路的输入端相连，积分电路的输出端分别与绝对值电路的输入端、符号电路的输入端相连，绝对值电路的输出端、磁通上限给定电路的输出端分别与滞环比较电路的输入端相连，滞环比较电路的输出端、符号电路的输出端分别与乘法电路的输入端相连，乘法电路的输出即为磁平衡补偿分量。
5.根据权利要求4所述的具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制方法，其特征在于：通过调整滞环比较电路的滞环宽度来调整磁平衡补偿分量的强度和调节频率。
6.根据权利要求5所述的具有磁补偿的双向隔离型DC/DC变流器的控制方法，其特征在于：磁通上限给定电路的上下限输出值由双向隔离型DC/DC变换器中变压器所采用的磁芯材料的种类和结构决定。
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