[发明专利]一种用于双向直流变换器的双环控制电路和方法

说明书

本发明公开一种用于双向直流变换器的双环控制电路和方法，所述双环控制电路包括外环电路、内环电路、驱动波形产生电路和双向直流变换器，所述外环电路包括电压外环控制器、正向电流外环控制器、隔离选通电路、取负电路和反向电流外环控制器，驱动波形产生电路包括比较器、斯密特反相器、两路死区电路和两路放大电路。本电路经过外环电路和内环电路控制，输出精度高，稳定性好，同时正反向自动切换，无需人为操作干预。所述方法完成了双向直流变换器快速高稳定性运行且正向恒压、正向恒流、反向恒压、反向恒流四种运行状态实现自动无缝切换。

技术领域

本发明涉及一种用于双向直流变换器的双环控制电路和方法，属于双向直流变换器控制技术领域，可以实现双向直流变换器的正反向自动切换。

背景技术

双向直流转换器(BDC，Bi-directional DC-DC Converter)，顾名思义，即可以实现能量双向流动的直流变换器。双向直流变换器可以运行在“源”模式和“载”模式，并且“源”和“载”模式可以互换，也就是说可以根据需要实现能量的双向流动。“源”模式即双向直流变换器运行在正向，“载”模式即双向直流变换器运行在反向，源载模式切换也就是正反向切换。双向直流变换器具备标准的两象限功能，即在电流（横坐标）电压（纵坐标）坐标系内，电压极性不变，方向始终为正，电流可以是正电流，即运行在第一象限，电流也可以是负电流，即运行在第二象限。双向直流变换器已经在新能源电动汽车和微电网中得到广泛应用。双向直流变换器控制技术是其核心，一种高效、智能的双向直流变换器控制方法是保证双向直流变换器实现高精度高稳定性高动态响应运行的基础。研发一种优越的双向直流变换器控制方法和装置迫在眉睫。

目前，双向直流变换器控制方法和装置多采用单环控制，控制精度低，输出稳定性差，且需要手动操作进行源载模式的切换。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种用于双向直流变换器的双环控制方法，可双环控制，正反向自动切换，输出精度高，稳定性好。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于双向直流变换器的双环控制电路，包括外环电路、内环电路、驱动波形产生电路和双向直流变换器，所述外环电路包括电压外环控制器、正向电流外环控制器、隔离选通电路、取负电路和反向电流外环控制器，电压外环控制器的输入端分别连接给定电压Ug和采样电压Us，正向电流外环控制器的输入端分别连接给定电流Ig和采样电流Is，电压外环控制器和正向电流外环控制器的输出端均连接至隔离选通电路的同一个输入端，隔离选通电路的输出端输出信号VIC，取负电路的同相输入端接地，反相输入端连接给定电流Ig，取负电路的输出端连接至反向电流外环控制器的一个输入端，反向电流外环控制器的另一个输入端连接采样电流Is，反向电流外环控制器的输出端输出信号VIC；内环电路的输入端分别连接外环电路输出信号VIC和采样电流Is，内环电路的输出端输出特定幅值的PI信号，驱动波形产生电路包括比较器、斯密特反相器、两路死区电路和两路放大电路，比较器的输出端分别连接PI信号和三角波，比较器的输出端一路经死区电路和放大电路处理后输出PWM驱动波形PWM-1，另一端经斯密特反相器、死区电路和放大电路处理后输出PWM驱动波形PWM-2，PWM-1 和PWM-2分别控制双向直流变换器的开关管T1、T2工作；所述采样电压Us和采样电流Is均是在双向直流变换器输出端采样。

进一步的，电压外环控制器包括运算放大器U1A和低选通逻辑电路1，运算放大器U1A的同相输入端连接给定电压Ug，反相输入端连接连接采样电压Us，运算放大器U1A的输出端经过低选通逻辑电路1连接至隔离选通电路的输入端。

进一步的，正向电流外环控制器包括运算放大器U2A和低选通逻辑电路2，运算放大器U2A的同相输入端连接给定电流Ig，反相输入端连接采样电流Is，运算放大器U2A的输出端经过低选通逻辑电路2连接至隔离选通电路的输入端。

进一步的，所述低选通逻辑电路1和低选通逻辑电路2均为二极管，二极管的负极连接在运算放大器的输出端，二极管的正极连接至隔离选通电路的输入端。