[发明专利]一种基于双全桥变换器的分段PID控制电路及方法

说明书

本发明提供了一种基于双全桥变换器的分段PID控制电路及方法，包括采样模块、PID_1模块、PID_2模块、PWM控制器、移相控制器、模式选择模块、数据选择模块和驱动模块。在空间应用场景下，本发明针对双全桥变换器PWM模式和移相模式的工作特点，分别设计了参数不同的PID控制器，能够根据采样值判断电路的工作模式，在两种模式下分别接入相应的PID控制器实现稳定、快速、准确的闭环控制。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种基于双全桥变换器的分段PID控制电路及方法。

背景技术

对于高压大功率的空间应用，传统的隔离型拓扑工作模式相对比较单一，无法适应输入输出电压范围较宽的应用场景，因此在全桥电路的基础上提出了双全桥功率拓扑，其具备PWM模式与移相模式两种工作模式，且副边电路可分别在两种工作模式下，在串联模态与并联模态之间切换，从而能够扩展电路的增益范围。而其工作模式的改变也对控制参数提出了不同的需求，以达到快速、稳定、准确的控制效果。

传统的控制方式多采用PID控制，其实现方式简单，但是PID控制器的参数仅针对小范围单模式场景具有较好的控制效果，对于宽范围、多模式的应用场景较为欠缺。一些改进型的控制方法，控制策略较为复杂，一般需要数字控制器实现，而对于空间应用的场景，数字电路容易受到宇宙辐射的影响，可靠性较低。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种基于双全桥变换器的分段PID控制电路及方法，针对双全桥变换器PWM模式和移相模式的工作特点，分别设计了参数不同的PID控制器，能够根据采样值判断电路的工作模式，在两种模式下分别接入相应的PID控制器实现稳定、快速、准确的闭环控制，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种基于双全桥变换器的分段PID控制电路，包括采样模块、PID_1模块、PID_2模块、PWM控制器、移相控制器、模式选择模块、数据选择模块和驱动模块；

采样模块，连接双全桥变换器，用于采集双全桥变换器的输入电容电压U_i、输出电容电压U_o和输出电感电流I_L；

PID_1模块，用于接收采样模块的输出以及外部输入的参考值，并经过PID运算输出控制信号给PWM控制器；

PID_2模块，用于接收采样模块的输出以及外部输入的参考值，并经过PID运算输出控制信号给移相控制器；

PWM控制器，用于根据输入的控制信号输出一组PWM控制信号至数据选择模块；

移相控制器，用于根据输入的控制信号输出一组移相控制信号至数据选择模块；

模式选择模块，用于根据采样模块的输出判断双全桥变换器的工作模式，向数据选择模块输出模式切换信号；

数据选择模块，用于根据模式选择模块输出的模式切换信号，选择向驱动模块输出PWM控制器或移相控制器的信号；

驱动模块，用于接收数据选择模块发送的信号，实施驱动信号的放大，并发送驱动信号至双全桥变换器。

第二方面，一种基于双全桥变换器的分段PID控制方法，包括如下步骤：

采样模块连接双全桥变换器，采集双全桥变换器的输入电容电压U_i、输出电容电压U_o和输出电感电流I_L；

PID_1模块接收采样模块的输出以及外部输入的参考值，并经过PID运算输出控制信号给PWM控制器；

PID_2模块接收采样模块的输出以及外部输入的参考值，并经过PID运算输出控制信号给移相控制器；