一種新能源發電系統雙向dc-dc變換器的雙邊緩啟動控制方法
2023-05-28 01:27:36
專利名稱：一種新能源發電系統雙向dc-dc變換器的雙邊緩啟動控制方法
技術領域：
本發明屬於電力電子的脈寬調製控制技術領域，尤其涉及一種新能源發電系統雙向DC-DC變換器的雙邊緩啟動控制方法。
背景技術：
近年來，雙向DC-DC變換器在新能源發電系統中得到了廣泛的應用，它一般應用在輸入端和輸出端兩端都是「源」的場合，實現能量的雙向流動。在雙向Buck-Boost直流變換器、雙向Buck/Boost直流變換器、雙向Cuk直流變換器、雙向Zeta-S^ic直流變換器、
雙向Forward直流變換器、雙向Flyback直流變換器、雙向隔離型Cuk直流變換器、雙向隔離型Zeta-S^ic直流變換器、雙向Push-pull直流變換器、雙向Half-bridge直流變換器、雙向Full-bridge直流變換器以及它們的組合型拓撲等一族雙向DC-DC變換器中，在一定的能量傳輸方向下，用於調節輸出的開關管稱之主控開關管，而與之互補開關動作的開關管為被控開關管。傳統的緩啟動，是將單向DC-DC變換器主控開關管的佔空比從零逐漸增大，輸出電壓、電流逐漸增大至穩定值的過程。對於雙向DC-DC變換器在兩端都是「源」的場合，如果應用傳統緩啟動方法，主控開關管的驅動佔空比從零逐漸增大，而與之互補開關動作的被控開關管的驅動佔空比是從「I」開始減小，從而在緩啟動過程中從輸出端「源」引入反向電流，可能導致變換器和「源」的損壞。
發明內容
本發明的目的在於針對上述傳統緩啟動方法應用在雙向DC-DC變換器存在的缺陷，提出一種雙向DC-DC變換器的雙邊緩啟動控制策略，可以實現雙向DC-DC變換器在兩端「源」運用場合下的開機緩啟動。本發明的技術方案是一種新能源發電系統雙向DC-DC變換器的雙邊緩啟動控制方法，其特徵是雙向DC-DC變換器啟動後，首先主控開關管驅動SI的佔空比從零逐漸增大，被控開關管驅動為零；主控開關管驅動SI達到穩定值後，被控開關管驅動S2佔空比從零逐漸增大到穩定。所述主控開關管驅動S1的產生過程是輸出電壓反饋值Vf與參考電壓基準值Vref接誤差放大器萬/兒輸出電壓反饋值匕與誤差放大器萬/4輸出端串接電阻與電容C，誤差放大器萬/4輸出與鋸齒波V猜經第一比較器Comp\迭KM — RS觸發器；電流源Is與鋸齒波Vrampi經第二比較器仏耶2送入第二忍觸發器，緩啟動電容G接入電流源Js的輸出端與地之間；時鐘信號#分別接入第一M觸發器和第二觸發器的輸入端,第一觸發器輸出端產生主控開關管調節脈衝A ;第二忍觸發器經輸出端產生輔助脈衝久；主控開關管調節脈衝A與輔助脈衝久經與門輸出主控開關管驅動兄。所述被控開關管驅動S2的產生過程是主控開關管調節脈衝&經非門得到被控開關管調節脈衝久，被控開關管調節脈衝久與輔助脈衝久經與門輸出被控開關管驅動S2。本發明的有益效果是使雙向DC-DC變換器開機後，主控開關管驅動的佔空比從零逐漸增大，而被控開關管沒有驅動；當主控開關管的驅動達到穩定值時，被控開關管驅動出現，其佔空比從零開始增大，最終兩者驅動互補。同樣在主控開關管驅動的佔空比從零增大至穩定值的過程中，被控開關管關斷，避免了從輸出端「源」引入反向電流，實現了雙向DC-DC變換器在兩端「源」運用場合下的開機緩啟動。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明
圖I是一種新能源發電系統Buck-Boost雙向DC-DC變換器；
圖I中的主要符號名稱高端電壓匕，低端電壓Kz，高壓端電容Q，低壓端電容G，開關管仏和Q2,電感Z，A與B為方便電路表示的節點符號；
圖2是本發明的新能源發電系統雙向DC-DC變換器雙邊緩啟動控制策略的實現框圖；圖2中的主要符號名稱輸出電壓反饋，基準電壓，誤差放大器輸出電壓V雜，集成電路內部電流源Is,緩啟動電容Cs,緩啟動電容電壓Vs，集成電路內部鋸齒波Vmm和Vramfi,主控開關管調節脈衝4，被控開關管調節脈衝久，輔助脈衝Ds,主控開關管驅動兄，被控開關管驅動，誤差放大器萬/兒比較器仏耶1和仏耶2，集成電路時鐘信號#，忍觸發器。
具體實施例方式圖I為分布式發電系統雙向DC-DC變換器電路圖。高壓端電容G與高壓端電壓Vji並聯，所述高壓端電容電壓Vh正極依次串聯主控開關管0和被控開關管Q2後接入高壓端電容電壓的負極；低壓端電容G與低壓端電壓Kz並聯，所述低壓端電壓Kz正極與電感Z的一端相連，電感Z的另一端接入主控開關管0和被控開關管Q2之間的A點，所述低壓端電壓Vl負極與被控開關管Q2的B點相連。圖I中，Buck/Boost雙向DC- DC變換器工作方式為兩個開關管仏、込互補工作。變換器工作在Buck模式下，主控開關管為0，被控開關管為Q2。主控開關管驅動兄作用於主控開關管0，被控開關管驅動S2作用於被控開關管Q20工作在Boost模式下，主控開關管為込，被控開關管為0。主控開關管驅動兄作用於主控開關管Q2,被控開關管驅動S2作用於被控開關管仏。圖2為新能源發電系統雙向DC-DC變換器的雙邊緩啟動控制策略。新能源發電系統雙向DC-DC變換器的雙邊緩啟動控制策略連接方式匕為實際電路檢測輸出電壓反饋值，為參考電壓基準值，厶為集成晶片內部產生的電流源，Vrampi和Vmmp2為集成電路內部產生的鋸齒波電平信號。輸出電壓反饋值匕與參考電壓基準值接誤差放大器萬/兒輸出電壓反饋值匕與誤差放大器萬/4輸出端串接I個電阻與電容C，誤差放大器萬/4輸出與集成晶片內部生成的鋸齒波Kmkpi經比較器Cb耶I後送忍觸發器，另一路中集成電路內部電流源厶與集成晶片內部生成的鋸齒波V臟經比較器仏耶2後送忍觸發器，緩啟動電容G接入電流源厶的輸出端與地之間。兩路忍觸發器經相同的集成電路時鐘信號#產生主控開關管調節脈衝A與輔助脈衝久，主控開關管調節脈衝A與輔助脈衝久經與門輸出主控開關管驅動，主控開關管調節脈衝4經非門得到被控開關管調節脈衝久，被控開關管調節脈衝久與輔助脈衝久經與門輸出被控開關管驅動S2。圖2中，新能源發電系統雙向DC-DC變換器的雙邊緩啟動控制策略工作方式輸出電壓反饋Vf與基準電壓Vref的差值經誤差放大器萬/4放大後輸出，Ve4 vo通過比較器Compl與集成電路鋸齒波Vmn交截，比較器的輸出經忍觸發器觸發後，給出了主控開關管脈衝B1。集成電路內部電流源Is給外部緩啟動電容G充電，緩啟動電容電壓匕從零線性上升，通過比較器仏耶2與鋸齒波Kmkre交截，並經忍觸發器觸發後，生成佔空比從零逐漸增大至I的輔助脈衝久；主控開關管脈衝4反相後得到被控開關管調節脈衝久，主控開關管
調節脈衝4和輔助脈衝久邏輯相與得到主控開關管驅動，被控開關管調節脈衝久和輔助脈衝久邏輯相與得到被控開關管驅動S2。隨輔助脈衝久佔空比增大，主控開關管驅動兄佔空比從零逐漸增大。主控開關管驅動兄達到穩定值後，隨輔助脈衝久佔空比繼續增大，被控開關管驅動S2佔空比從零開始增大，最終與主控開關管驅動&互補。多電平雙向DC-DC直流變換器，在兩端「源」應用場合下，採用傳統緩啟動同樣會存在反向電流的問題。將新能源發電系統雙向DC-DC變換器的同步整流延時控制策略推廣應用到多電平電路，同樣可以實現多電平雙向DC-DC變換器兩端「源」應用場合下的開機緩啟動。
權利要求
1.一種新能源發電系統雙向DC-DC變換器的雙邊緩啟動控制方法，其特徵是雙向DC-DC變換器啟動後，首先主控開關管驅動SI的佔空比從零逐漸增大，被控開關管驅動為零；主控開關管驅動SI達到穩定值後，被控開關管驅動S2佔空比從零逐漸增大到穩定。
2.根據權利要求I所述的一種新能源發電系統雙向DC-DC變換器的雙邊緩啟動控制方法，其特徵是所述主控開關管驅動的產生過程是輸出電壓反饋值匕與參考電壓基準值接誤差放大器萬/兒輸出電壓反饋值匕與誤差放大器萬/4輸出端串接電阻與電容C，誤差放大器萬/4輸出與鋸齒波Vji4wi經第一比較器Comp\迭KM — RS觸發器；電流源Is與鋸齒波V臟經第二比較器仏耶2送入第二忍觸發器，緩啟動電容G接入電流源Js的輸出端與地之間；時鐘信號#分別接入第一M觸發器和第二觸發器的輸入端,第一觸發器輸出端產生主控開關管調節脈衝A ;第二忍觸發器經輸出端產生輔助脈衝久；主控開關管調節脈衝A與輔助脈衝久經與門輸出主控開關管驅動兄。
3.根據權利要求2所述的一種新能源發電系統雙向DC-DC變換器的雙邊緩啟動控制方法，其特徵是所述被控開關管驅動S2的產生過程是主控開關管調節脈衝A經非門得到被控開關管調節脈衝久，被控開關管調節脈衝久與輔助脈衝久經與門輸出被控開關管驅動S,。
4.根據權利要求I所述的一種新能源發電系統雙向DC-DC變換器的雙邊緩啟動控制方法，其特徵是所述雙向DC-DC變換器的連接方式為，高壓端電容G與高壓端電壓匕並聯，所述高壓端電容電壓匕正極依次串聯主控開關管0和被控開關管Q2後接入高壓端電容電壓的負極；低壓端電容G與低壓端電壓V1並聯，所述低壓端電壓Kz正極與電感Z的一端相連，電感Z的另一端接入主控開關管0和被控開關管Q2之間的A點，所述低壓端電壓Kz負極與被控開關管Q2的B點相連。
全文摘要
本發明公開了一種新能源發電系統雙向DC-DC變換器的雙邊緩啟動控制方法，屬於電力電子的脈寬調製控制技術領域，該方法是雙向DC-DC變換器啟動後，首先主控開關管驅動S1的佔空比從零逐漸增大，被控開關管驅動為零；主控開關管驅動S1達到穩定值後，被控開關管驅動S2佔空比從零逐漸增大到穩定，從而避免緩啟動過程中從輸出端「源」引入反向電流，實現雙向DC-DC變換器在兩端「源」運用場合下的開機緩啟動。
文檔編號H02M1/36GK102790520SQ20121027659
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月6日 優先權日2012年8月6日
發明者廖志凌, 徐東, 楊孟雄 申請人:江蘇大學