[发明专利]基于双有源桥变换器的直流母线建压装置及其启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双有源桥变换器，属于电力电子与电工技术领域，特别涉及双有源桥变换器的直流母线建压装置及其启动方法。

背景技术

双向充电机工作在放电模式时，双有源桥处在Boost状态，能量由低压侧往高压侧流动，一般认为双有源桥的启动过程应和传统的全桥电路一样，即控制低压侧开关管的导通时间从零逐渐增大，就能使高压侧电容上的电压升高，但实际上对双有源桥电路而言，上述启动方法是不可行的，因为刚刚启动的瞬间高压侧电容上的电压是0或者很小，故刚启动时，电感上会产生较大的电流，且在启动过程中电感不能磁复位，故电感上的电流急剧增大，直至饱和，增大的电流将会远远超过开关管的电流额定值，这给开关管的选型和电感的设计带来困难。故双有源桥电路在正常工作之前将高压侧的电压建立起来是很有必要的，即启动建压是一个重要的环节。目前对于双有源桥变换器启动的解决方案主要有以下3种：

1) 带反激变换器的启动方式，2) 低压侧串接Buck变换器的启动控制方式，3) 低压侧串联限流电阻的启动方式。其中反激型和Buck型启动方式都需要增加额外的硬件电路，提高了系统的设计成本，不利于高功率密度的实现，低压侧串接电阻的方式虽然结构简单，成本低廉，但只适用于小功率场合，当功率较大时，需并联较大功率等级的电阻，体积较大，并且能耗较大。因此现有的启动方式在实际应用中都无法满足低成本，高效率和高功率密度的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双有源桥变换器的直流母线建压装置及其启动方法，降低制造成本，适用范围广，能耗低。

本发明的目的是这样实现的：一种基于双有源桥变换器的直流母线建压装置及其启动方法，所述装置包括连接低压侧全桥电路和高压侧全桥电路的高频变压器，其特征在于，所述低压侧全桥电路的输入端采样信号经输入调理电路送给数字信号处理器，所述高压侧全桥电路的输出端采样信号经输出调理电路送给数字信号处理器，数字信号处理器的信号输出端连接有驱动电路，驱动电路控制低压侧全桥电路和高压侧全桥电路中的功率管开闭；

所述启动方法包括两个阶段：

a）第一阶段，双有源桥变换器启动时，比较高压侧输出电压值和预先设定值，若高压侧输出电压值小于预先设定值，启动控制器对输入端电压信号和输出端电压信号进行处理，并输出控制信号给PWM发生器，误差调节器输出由软件设置为零，经PWM发生器运算后生成脉冲控制信号经驱动电路控制低压侧全桥电路开关管的开闭，PWM发生器还送出低电平控制信号经驱动电路控制高压侧全桥电路开关管的关闭，通过高压侧全桥电路开关管的体二极管整流为高压直流侧的滤波电容C_H充电，当充电到达设置电压值时，进入第二阶段；

b）第二阶段，PWM发生器生成脉冲控制信号经驱动电路分别控制低压侧全桥电路开关管和高压侧全桥电路开关管的开闭，且逐渐增大两侧开关管脉冲控制信号的脉宽，误差调节器输出信号控制PWM发生器中高压侧开关管对应的移相寄存器，以实现相应EPWM模块中时基计数器的移相控制，当低压侧和高压侧开关管的脉冲控制信号脉宽增大至开关周期的50%时，启动过程结束，完成双有源桥变换器的启动。

作为本发明的进一步限定，所述数字信号处理器内置有A/D采样单元、启动控制器、误差调节器和PWM发生器，所述输入调理电路的信号输出端、输出调理电路的信号输出端均连接在A/D采样单元的信号输入端上，A/D采样单元的信号输出端与启动控制器的信号输入端、误差调节器的信号输入端相连，启动控制器的信号输出端、误差调节器的信号输出端均与PWM发生器的信号输入端相连，PWM的信号输出端与驱动电路的信号输入端相连。

作为本发明进一步限定，所述启动控制器输出控制信号给PWM发生器时，启动控制器分别输出低压侧脉冲控制信号的宽度控制量d_L和高压侧脉冲控制信号的宽度控制量d_H给PWM发生器；PWM发生器运算过程如下：