[发明专利]一种非隔离动态双模切换的Buck/Buck-Boost换流电路拓扑及其控制系统

权利要求书

1.一种非隔离动态双模切换Buck/Buck-Boost换流拓扑，其特征在于，该换流拓扑包括电源DC、开关驱动模块、开关管Q1、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、电感L1、二极管D1、电容C1和制冷片TEC，其中，电源的正极连接开关管Q1的源极，开关驱动模块连接开关管Q1的栅极，开关管Q1的漏极分别连接电感L1的一端CA和二极管D1的负极，电感L1的另一端LA分别连接第二开关S2和第四开关S4的一端，二极管D1的正极分别连接第一开关S1和第三开关S3的一端，第二开关S2的另一端分别连接第三开关S3的另一端、电容的一端和制冷片TEC的一端A，第一开关S1的另一端、第四开关S4的另一端、电容的另一端和制冷片TEC的另一端B连接电源的负极；其中所述开关管Q1的通断受到与其连接的开关驱动模块的控制。

2.根据权利要求1所述的一种非隔离动态双模切换Buck/Buck-Boost换流拓扑，其特征在于，所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4为三极管、MOS管、IGBT、或者继电器中的一种或者多种，所述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4的通断受到与其连接的换向驱动模块的控制。

3.一种基于权利要求1或2所述的非隔离动态双模切换Buck/Buck-Boost换流拓扑的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

监测判断实际温度和设定温度，得到比较逻辑值；

检测换流拓扑的工作模式，判断当前工作模式；

根据所述比较逻辑值和当前模式判断的结果调整所述换流拓扑的工作状态。

4.根据权利要求3所述的一种基于非隔离动态双模切换Buck/Buck-Boost换流拓扑的控制方法，其特征在于，所述换流拓扑的工作模式包括：

当所述换流拓扑的第一开关S1和第二开关S2闭合，第三开关S3和第四开关S4打开时，该换流拓扑变换为Buck换流拓扑进入制冷模式，在开关驱动模块的作用下输出正向可调节幅度的电压电流；当所述换流拓扑的第一开关S1和第二开关S2打开，第三开关S3和第四开关S4闭合时，该换流拓扑变换为Buck-Boost换流拓扑进入加热模式，在开关驱动模块的作用下输出负向可调节幅度的电压电流。

5.根据权利要求3所述的一种基于非隔离动态双模切换Buck/Buck-Boost换流拓扑的控制方法，其特征在于，所述根据所述比较逻辑值和当前模式判断的结果调节所述换流拓扑的工作状态，包括以下步骤：

当比较逻辑值为实际温度大于设定温度时，当前模式为制冷模式时，则保持当前模式并调节制冷幅度；当前模式为加热模式时，则将所述换流拓扑切换为制冷模式并调节制冷幅度；当前模式为不工作时，则启动制冷模式并调节制冷幅度；

当比较逻辑值为实际温度小于设定温度时，当前模式为加热模式时，则保持当前模式并调节加热幅度；当前模式为制冷模式时，则将所述换流拓扑切换为加热模式并调节加热幅度；当前模式为不工作时，则启动加热模式并调节加热幅度；

当比较逻辑值为实际温度等于设定温度时，当前模式为加热模式或者制冷模式时，则关闭换流拓扑使其不工作；当前模式为不工作时，则保持不工作的状态。

6.根据权利要求5所述的一种基于非隔离动态双模切换Buck/Buck-Boost换流拓扑的控制方法，其特征在于，所述换流拓扑切换为加热模式或者制冷模式，包括以下步骤：

首先关闭当前模式，通过过零检测模块检测负载电流或电压是否归零，当负载电流或电压为零时将所述换流拓扑的工作模式进行切换，所述换流拓扑能够从加热模式切换到制冷模式，也能够从制冷模式切换到加热模式。

7.根据权利要求5所述的一种基于非隔离动态双模切换Buck/Buck-Boost换流拓扑的控制方法，其特征在于，所述保持当前模式并调节加热或者制冷幅度，还包括以下步骤：

取实际温度和设定温度的差值绝对值，通过PID调节和PWM调节对其PWM信号的占空比进行调节，进而控制所述换流拓扑的输入信号，调节TEC的制冷量或者加热量的大小；对所述PWM信号的占空比的调节独立于所述换流拓扑的工作模式进行双向切换的过程。