CN106972776A - 一种ac‑dc双向变换提高系统可靠性的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种AC‑DC双向变换提高系统可靠性的控制方法，根据整流与逆变不同状态，设置状态标志位Bg，其中Bg值1为高电平，0为低电平；定义Vbus为高压，Vbat为低压，Vbus→Vbat为AC/DC整流状态；Bg＝1，其中1为高电平，0为低电平；Vbat→Vbus为DC/AC逆变状态；Bg＝0；通过状态位不屏蔽Vbus电压检测硬件判断，Bg＝1时屏蔽Vbus电压硬件检测判断。本发明方法实现在逆变模式下，从低压像高压转换过程中，能够保护低压侧Vbat侧的管子不受损坏，低压侧管子实现了ZCS关断，这降低了关断损耗，同时也消除了关断造成的管子Vds尖峰应力问题，改善了电路EMC。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制方法，具体是一种AC-DC双向变换提高系统可靠性的控制方法。
背景技术
针对目前储能，以及电池活化的设备，AC/DC双向已经是目前的需求。光伏逆变器可实现AC/DC能量的双向流动，但其基本是不实现电气隔离，在中小功率使用场合不大。为了实现电气隔离以及能得到更想要的电压，AC/DC双向一般会采用2级变换，一级AC→DC整流，后一级DC→DC隔离变换。在DC/DC隔离变换拓扑中，以LLC拓扑使用性最大，其几乎全范围内能实现ZVS，同时也固定存在关断损耗。
目前的AC/DC双向变换器采用MOS管做开关管，其双向导通特性，成就电路能够实现AC/DC双向变换，DC/DC双向变换器中LLC拓扑在开关管关断时刻是硬关断，存在关断损耗这是不能避免的。在高低压应用场合下，如高压变换到低压情况下，由于匝比过大，在AC/DC双向变换时，即DC/DC双向变换中，进行低压变换到高压过程时，其低压侧关断电流很大，这给低压侧的开关管造成很大的Vds尖峰，同时有大的关断损耗，这给电路可靠性大大降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种AC-DC双向变换提高系统可靠性的控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种AC-DC双向变换提高系统可靠性的控制方法，根据整流与逆变不同状态，设置状态标志位Bg，其中Bg值1为高电平，0为低电平；定义Vbus为高压，Vbat为低压，Vbus→Vbat为AC/DC整流状态；Bg＝1；Vbat→Vbus为DC/AC逆变状态；Bg＝0；通过状态位不屏蔽Vbus电压检测硬件判断，Bg＝1时屏蔽Vbus电压硬件检测判断。UV表示Vbus电压欠压检测输出，UV输出高电平有效；IV表示RsL电阻电流采样值过零比较结果，IV输出低电平有效，IH表示RsH电阻电流采样信号，IH输出低电平有效。
作为本发明进一步的方案：当工作在AC/DC整流状态时，Bg＝1，Vbus电压硬件检测判断被屏蔽，检测精密电阻RsL电流采样信号，经差分放大电路以及精密整流电路，与过零比较器比较，比较器比较之后的结果IV发送给逻辑控制器，再发给DSP进行控制。
作为本发明进一步的方案：所述AC/DC整流状态时逻辑控制器的逻辑控制方法为：当Bg＝1时，不对UV值进行判断，只跟踪IV值的判断，当RsL采样值经过零比较器判断后，若逻辑控制器为Bg＝1，则IV＝0发给DSP，DSP接收到Bg＝1，IV＝0时，关断VgL1与VgL2，等到下一个周期又重新发出驱动。
作为本发明进一步的方案：当工作在DC/AC逆变状态时，Bg＝0，Vbus电压硬件检测判断不被屏蔽，检测精密电阻RsL电流采样信号，经差分放大电路以及精密整流电路，与过零比较器比较，比较器比较之后的结果IV发送给逻辑控制器，再发给DSP进行控制。
作为本发明再进一步的方案：所述DC/AC逆变状态时逻辑控制器的逻辑控制方法为：当Bg＝0时，对UV值进行判断，并跟踪IV值的判断，当RsL采样值经过零比较器判断后，若逻辑控制器为Bg＝0，UV＝0，IV＝0发给DSP，DSP接收到Bg＝0，UV＝0，IV＝0时，关断VgL1，VgL2，VgH1，VgH2，等到下一个周期又重新发出驱动；若逻辑控制器为Bg＝0，UV＝1，IV＝0或1发给DSP，DSP接收到Bg＝0，UV＝1，IV＝0或1时，DSP不执行此逻辑控制功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明方法实现在逆变模式下，从低压像高压转换过程中，能够保护低压侧Vbat侧的管子不受损坏，低压侧管子实现了ZCS关断，这降低了关断损耗，同时也消除了关断造成的管子Vds尖峰应力问题，改善了电路EMC。
附图说明
图1为AC-DC双向变换提高系统可靠性的控制方法的电路结构框图。
图2为本发明中实现AC/DC双向变换在母线电压不足时候进行的同步整流防反灌的电路结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种AC-DC双向变换提高系统可靠性的控制方法，根据整流与逆变不同状态，设置状态标志位Bg，其中Bg值1为高电平，0为低电平；定义Vbus为高压，Vbat为低压，Vbus→Vbat为AC/DC整流状态；Bg＝1；Vbat→Vbus为DC/AC逆变状态；Bg＝0；通过状态位不屏蔽Vbus电压检测硬件判断，Bg＝1时屏蔽Vbus电压硬件检测判断。UV表示Vbus电压欠压检测输出，UV输出高电平有效；IV表示RsL电阻电流采样值过零比较结果，IV输出低电平有效，IH表示RsH电阻电流采样信号，IH输出低电平有效。
当工作在AC/DC整流状态时，Bg＝1，Vbus电压硬件检测判断被屏蔽，检测精密电阻RsL电流采样信号，经差分放大电路以及精密整流电路，与过零比较器比较，比较器比较之后的结果IV发送给逻辑控制器，再发给DSP进行控制。
所述AC/DC整流状态时逻辑控制器的逻辑控制方法为：当Bg＝1时，不对UV值进行判断，只跟踪IV值的判断，当RsL采样值经过零比较器判断后，若逻辑控制器为Bg＝1，则IV＝0发给DSP，DSP接收到Bg＝1，IV＝0时，关断VgL1与VgL2，等到下一个周期又重新发出驱动。这里检测RsL电流信号，由于其是正弦波形，有2个零点，故加PWM消隐是为了屏蔽第一个零点带来的误判。
当工作在DC/AC逆变状态时，Bg＝0，Vbus电压硬件检测判断不被屏蔽，检测精密电阻RsL电流采样信号，经差分放大电路以及精密整流电路，与过零比较器比较，比较器比较之后的结果IV发送给逻辑控制器，再发给DSP进行控制。
所述DC/AC逆变状态时逻辑控制器的逻辑控制方法为：当Bg＝0时，对UV值进行判断，并跟踪IV值的判断，当RsL采样值经过零比较器判断后，若逻辑控制器为Bg＝0，UV＝0，IV＝0发给DSP，DSP接收到Bg＝0，UV＝0，IV＝0时，关断VgL1，VgL2，VgH1，VgH2，等到下一个周期又重新发出驱动；若逻辑控制器为Bg＝0，UV＝1，IV＝0或1发给DSP，DSP接收到Bg＝0，UV＝1，IV＝0或1时，DSP不执行此逻辑控制功能。
在Vbus→Vbat为AC/DC整流状态，不对Vbus硬件检测进行判断，其控制只需保证Vbat电压，在高低压转换下，这个容易实现。而在Vbat→Vbus为DC/AC逆变状态时，通过检测RsL电阻上的采样信号，Vbus电压必须保证能逆变成电网电压， (Vg为电网电压最大值，I为电网处最大电流)；当Vbus电压不能满足这个值时，不进行RsL信号过零采样的判断。
所述发明专利，实现AC/DC双向变换器，DC/DC隔离部分在高低压转换的条件下，低压侧关断时刻关断电流过大引起的Vds尖峰以及关断损耗，在实现电流过流关断的同时会引起AC/DC双向变换处于逆变态下，Vbus电压可能偏低，从而对逆变输出造成影响，在这个问题上加上Vbus电压硬件检测，同时用状态标志位对其Vbus电压进行逻辑控制。本文发明不仅可实现低压态下的关断电流过大，同时在Vbus→Vbat为AC/DC整流状态下，实现在Vbat侧的同步整流防反灌控制，避免了电流倒灌的问题。
图2为本发明的一个实施例，具体为实现AC/DC双向变换在母线电压不足时候进行的同步整流防反灌的电路结构框图，在时，不进行Vbat低压侧进行电流过零的关断。其进行的Vbat→Vbus为DC/AC逆变，DC/DC双向变换中在LLC拓扑存在电流倒灌，这些情况下要对Vbus侧进行同步整流防反灌的处理。以下是针对在时，Vbus侧进行的同步整流防反灌处理。
图2增加了在Vbat→Vbus为DC/AC逆变情况下，在时，Vbus侧进入同步整流防反灌。
逻辑控制器2是在Bg＝0，时才开始作用。当Bg＝1情况下，逻辑控制器2不执行功能；Bg＝0情况下，逻辑控制器2执行功能。在Bg＝0情况时；当UV＝1高电平时，逻辑控制器不执行功能，逻辑控制器2执行功能，通过对RsH采样信号进行过零判断比较。Bg＝0，UV＝1，IH＝0，逻辑控制器执行功能，并发送给DSP处理，其关断VgH1或VgH2，直至下个周期重新发驱动。只有在Bg＝0，UV＝1，IH＝0情况下逻辑控制器2才执行功能，其他逻辑组合下，逻辑控制器2不发生作用，逻辑控制器2都不执行功能。
本发明对于其DC/DC隔离变换中在高低压转换情况下，能够对低压状态下关断电流过大所带来的系列问题进行解决，低压转高压情况下实现管子电流过零关断，实现ZCS并解决了关断电流过大所带来的管子Vds尖峰应力过大，这对电路的EMC也大大改善。在实现DC/AC逆变低压变换成高压条件下，低压侧实现电流过零关断，即实行了PWM调制，使得Vbus母线电压会有波动，为了能保证母线电压能够逆变，针对Vbus母线电压进行电压硬件检测，通过检测实现了正常的逆变，以及Vbus侧同步整流防反灌问题。低压侧零电流关断给Vbus侧带来关断损耗，同时给Vbat低压侧实现不了ZVS软开关，但针对AC/DC双向变换器可靠性确是大大提高，其实现ZCS没有实现ZVS，其效率不会降低，也改善了电路EMC。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种AC-DC双向变换提高系统可靠性的控制方法，其特征在于，根据整流与逆变不同状态，设置状态标志位Bg，其中Bg值1为高电平，0为低电平；定义Vbus为高压，Vbat为低压，Vbus→Vbat为AC/DC整流状态；Bg＝1；Vbat→Vbus为DC/AC逆变状态；Bg＝0；通过状态位不屏蔽Vbus电压检测硬件判断，Bg＝1时屏蔽Vbus电压硬件检测判断；
UV表示Vbus电压欠压检测输出，UV输出高电平有效；IV表示RsL电阻电流采样值过零比较结果，IV输出低电平有效，IH表示RsH电阻电流采样信号，IH输出低电平有效。
2.根据权利要求1所述的AC-DC双向变换提高系统可靠性的控制方法，其特征在于，当工作在AC/DC整流状态时，Bg＝1，Vbus电压硬件检测判断被屏蔽，检测精密电阻RsL电流采样信号，经差分放大电路以及精密整流电路，与过零比较器比较，比较器比较之后的结果IV发送给逻辑控制器，再发给DSP进行控制。
3.根据权利要求2所述的AC-DC双向变换提高系统可靠性的控制方法，其特征在于，所述AC/DC整流状态时逻辑控制器的逻辑控制方法为：当Bg＝1时，不对UV值进行判断，只跟踪IV值的判断，当RsL采样值经过零比较器判断后，若逻辑控制器为Bg＝1，则IV＝0发给DSP，DSP接收到Bg＝1，IV＝0时，关断VgL1与VgL2，等到下一个周期又重新发出驱动。
4.根据权利要求1所述的AC-DC双向变换提高系统可靠性的控制方法，其特征在于，当工作在DC/AC逆变状态时，Bg＝0，Vbus电压硬件检测判断不被屏蔽，检测精密电阻RsL电流采样信号，经差分放大电路以及精密整流电路，与过零比较器比较，比较器比较之后的结果IV发送给逻辑控制器，再发给DSP进行控制。
5.根据权利要求4所述的AC-DC双向变换提高系统可靠性的控制方法，其特征在于，所述DC/AC逆变状态时逻辑控制器的逻辑控制方法为：当Bg＝0时，对UV值进行判断，并跟踪IV值的判断，当RsL采样值经过零比较器判断后，若逻辑控制器为Bg＝0，UV＝0，IV＝0发给DSP，DSP接收到Bg＝0，UV＝0，IV＝0时，关断VgL1，VgL2，VgH1，VgH2，等到下一个周期又重新发出驱动；若逻辑控制器为Bg＝0，UV＝1，IV＝0或1发给DSP，DSP接收到Bg＝0，UV＝1，IV＝0或1时，DSP不执行此逻辑控制功能。
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