[实用新型]大功率双向全桥DC‑DC变换器的启停控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种DC-DC变换器的启停控制系统，尤其是一种大功率双向全桥DC-DC变换器的启停控制系统，属于开关变换器领域。

背景技术

随着国家对能耗提出进一步的要求，能在多象限工作系统中实现能量的存储与释放的双向全桥DC-DC变换器受到了广泛的青睐和认可。但DC-DC变换器是高频开关变换器，系统的工作容易受到电磁干扰，系统在受到干扰出现故障时无法保证系统能够可靠停止或者是可靠地重新恢复。而且，在大功率场所，系统的启停也会引起电压和电流的突变，可能会引起系统的反复工作而使得系统过载工作。进一步地，双向双向全桥DC-DC变换器的双向工作性质也使得双向双向全桥DC-DC变换器的启动控制更为复杂。

在查阅相关文献后，大部分针对大功率双向全桥DC-DC变换器的启停电路还是停留在软启动方式，而软启动针对的对象是主拓扑的软启动，并没有针对系统启动中出现的各种问题进行处理的一种可靠启动方式。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种大功率双向全桥DC-DC变换器的启停控制系统，该系统采用双向全桥DC-DC变换器，利用CPLD和单片机的数模结合来保证系统稳态可靠运行。

本实用新型的另一目的在于提供一种基于上述系统的大功率双向全桥DC-DC变换器的启停控制方法。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

大功率双向全桥DC-DC变换器的启停控制系统，包括双向全桥DC-DC变换器、信号调理与过限监测模块、PWM产生与驱动模块、保护模块、CPLD、单片机以及控制台，所述信号调理与过限监测模块的输入端与双向全桥DC-DC变换器相连，输出端分别与CPLD和单片机相连；所述CPLD的输出端分别与PWM产生与驱动模块和保护模块的输入端相连；所述PWM产生与驱动模块和保护模块的输出端与双向全桥DC-DC变换器相连；所述单片机与CPLD之间通过通讯总线相连，单片机还通过SPI通信总线与控制台相连。

作为一种优选方案，所述双向全桥DC-DC变换器包括四个IGBT模块和一个变压器，其中两个IGBT模块与变压器的高压端连接，作为降压IGBT模组，另外两个IGBT模块与变压器的低压端连接，作为升压IGBT模组。

作为一种优选方案，所述四个IGBT模块均采用半桥模块SKM50GB12T4。

作为一种优选方案，所述PWM产生与驱动模块包括降压PWM控制器和升压PWM控制器。

作为一种优选方案，所述降压PWM控制器采用T1公司的UC3825芯片，所述升压PWM控制器采用T1公司的UC3875芯片。

作为一种优选方案，所述保护模块包括多个过压保护电路和多个启停保护电路。

作为一种优选方案，所述过压保护电路包括单限比较器和第一电阻，所述单限比较器的输入端接超级电容电压，输出端与第一电阻连接；所述启停保护电路包括滞环比较器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和二极管，所述滞环比较器的输入端通过第二电阻接超级电容电压，输出端通过第三电阻与第四电阻连接，所述二极管的正极与滞环比较器的输出端连接，负极通过第五电阻与滞环比较器的输入端连接。

作为一种优选方案，所述单片机采用TI公司型号为MSP430F5438的单片机，所述CPLD采用Altera公司型号为5M160ZE64；所述单片机和CPLD采用7根逻辑I/O进行逻辑电平单向通讯，实现整个系统的信息交互。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型的电路主拓扑采用双向全桥DC-DC变换器，并以CPLD作为数字控制部分，以单片机作为模拟控制部分，通过信号调理与过限监测模块、保护模块以及控制台的状态综合双向全桥DC-DC变换器的启停过程中的各种信息，并通过通讯总线不断询问系统中CPLD和单片机的工作状态，综合所有信息进行流控制，实现大功率双向全桥DC-DC变换器的可靠启停。

2、本实用新型的信号调理与过限监测模块采用单限比较器和滞环比较器能够防止系统应为启停电压电流突变而引起系统反复启动，同时又能保证在系统发生故障时第一时间通过硬件保护失能模式。

3、本实用新型的单片机和CPLD采用7根逻辑I/O进行逻辑电平单向通讯，实现整个系统的信息交互，七根逻辑I/O的功能包括电感电流状态指示、控制模式切换指示、单片机功率方向变更申请、单片机在线的方波指示、快速关机指示、CPLD功率方向指示、故障指示，由于所有的逻辑I/O均单向工作，可以保证可靠性。