[实用新型]电感电流同步控制和采样DC转换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子领域的开关电源分支技术领域，特别涉及用于需要电流参与控制的开关电源，尤其适用于DC转换器中需要对电感电流进行采样的装置。

背景技术

DC转换器是开关电源的核心部分，实现DC转换器稳定控制离不开电压和电流的采样，电压基本都是稳定的直流输出，经过电容滤波的输出电流也基本是稳定输出。因为末端电压或者电流是经过电容滤波之后的变量都存在一定的滞后性，而电感电流的变化是导致末端输出改变的主要因素，因此，如果将DC转换系统的中间电感的电流变化添加到反馈中进行控制，将会显著提高系统的响应速度。

随着功率开关器件的开通和关断，电感不断充放电，电感上的电流存在上升和下降的脉动，如果控制和采集不同步会导致采集到的电流为脉动波形峰谷值中的任意一种情况，影响系统的控制精度。

因为内部AD的分辨率低，而且内部AD的通道数目有限。

在DC转换器发展过程中，对于系统的复杂度、稳定性和响应速度要求越来越高，因此，对于数据的采集和控制的要求也越来越高。数据采集指标主要有采样精度和并行采样通道数，控制指标包括稳定性和响应速度。

现有的数据采集和控制方案主要包括如下几种：

1、单MCU（Microprogrammed Control Unit，微程序控制器）实现采集和控制。例如28335实现AD采样和PWM（Pulse-Width Modulation，脉宽调制）控制，因为使用内部AD，AD精度为12位，输入电压范围为0-3V，分辨率为0.7mV左右，而且采样通道数为6组，难以满足复杂系统的需要，因此，采用外部AD很有必要性。

2、单MCU采用外部AD，按照如下流程进行数据采集和控制。首先DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）驱动外部AD实现数据采集，然后根据采集到的数据进行控制量的计算，再后，根据计算出来的控制量驱动外部调理电路进行控制，重复以上步骤，依次循环采样控制，因为MCU为顺序操作流程，采集和控制之间的时间间隔受未知因素的影响，因此此种控制方式采集到的数据处于PWM控制开关的何种位置是未知的，而且随着PWM波形占空比的不同，近似认为采样和控制时间间隔相等的情况下，采样锁存数据点也处于控制周期的不同位置，因此，此种情况下采集到的电流数据是不规律的，不满足控制需要，不能用来进行控制。

3、单MCU和单FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列），其中FPGA通过convsta,convstb,adrest,adrd,adcs,adbusy,ados0~ados2引脚驱动外部AD7606进行数据采集，采集到的数据通过数据总线接口DB0~DB15存储到FPGA中虚化的双口RAM（random access memory，随机存取存储器）中，双口RAM和DSP通过数据总线XD0~XD15和地址总线XA0~XA18进行数据交互，DSP得到采集数据之后，进行计算，得出控制量的大小，并驱动内部PWM逻辑单元，生成PWM波形进行控制。因为此种方案中，FPGA最大采样频率可以达到600K，采样速度远大于DSP控制速度，因此，将FPGA控制在最高速度进行数据采集，采集到数值之后，直接发送到双口RAM中，不考虑双口RAM中数据有没有被取走，而是直接覆盖，DSP会根据自身的控制需要到双口RAM中读取采样数据。此种方案虽然减少了DSP的采样负担，FPGA驱动外部AD近似可以采集到电流波形上的任一点数据，且在DSP的整个控制流程中，DSP的读取双口RAM中的采样数据的时间间隔近似是固定不变的。试验证明，DSP控制流程的时间差、FPGA数据采集和双MCU的通信的时间间隔问题，采集到的数据误差较小，但是对于高精度控制，不满足实际控制要求。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种能实现DC转换器电感电流准确采集和控制的电感电流同步控制和采样DC转换器。

本实用新型主要由双向DC转换器的拓扑结构电路和控制系统组成。

所述双向DC转换器的拓扑结构电路包括母线电压采样装置、负载电压采样装置、母线电流采样装置、电感电流采样装置、滤波储能电感、负载电流采样装置、第一滤波电容、第二滤波电容、第一BUCK拓扑电路开关IGBT1和第二BUCK拓扑电路开关IGBT2。

所述控制系统主要由DSP芯片、AD模数转换芯片、设有双口RAM的FPGA芯片组成。

所述DSP芯片通过单向地址总线和FPGA芯片实现逻辑识别；