[发明专利]交错双向Buck/Boost电路软开关PWM‐PFM控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种交错双向Buck/Boost电路软开关PWM‑PFM控制系统及控制方法，属于DC/DC电力变换技术领域。本发明针对多相交错双向Buck/Boost电路软开关控制技术设计出了一种新的PWM‑PFM软开关控制系统及控制方法，通过引入频率变化，根据当前的电流方向，选用不同的计算公式，计算当前的理论频率值，控制电感反向电流，提高工作效率，尤其是在轻载软开关时，可以极大提高工作效率。

技术领域

本发明属于DC/DC电力变换技术领域，具体涉及一种交错双向Buck/Boost电路软开关PWM-PFM控制系统及控制方法。

背景技术

电源在一个系统中担当着非常重要的角色。从某种意义上说，电源可被看作是系统的心脏。电源给系统的电路提供持续的、稳定的能量，并使系统免受外部侵扰。可见，电源的性能优劣与电子设备的各项技术指标和可靠性息息相关。

Buck/Boost作为一种流行的非隔离逆功率级的拓扑，有时也称为升降压功率级。Buck/Boost升降压功率级可以得到在幅值上比输入电压更高的输出电压(升压Boost)，或者更低的输出电压(降压Buck)。Buck/Boost电路由于其具有电路简单，电压变比可由零到无穷大，既可升压又可降压等优点，这种结构被广泛应用于电力变换中。

如图1所示的Buck/Boost电路拓扑结构中，U1为高压侧电压，U2为低压侧电压，VQ1为开关管上管，VQ2为开关管下管，VD1和VD2为寄生二极管，L为电感，C2是滤波电容。

现有Buck/Boost电路控制方法主要分为硬开关和软开关两种。

硬开关电路是电路设计中比较基础的控制方法，这种方法稳定性比较好，而且操作简单，但是，这种方法缺点比较多，有开关损耗大，关断电尖峰大，容性开通电流尖峰大，电磁干扰严重等问题。软开关和硬开关工作不同，理想的软关断过程关断损耗近似为零，解决了感性关断问题。开通损耗近似为零，器件结电容的电压亦为零，解决了容性开通问题。同时，开通时二极管反向恢复问题不存在。因此软开关电路中，主要损耗来源于开关器件的导通损耗级电感。但是现有软开关一般采用调节占空比的方法进行控制，该种软开关方法的电感反向电流不能得到有效抑制，尤其是轻载时，电感反向电流尤为严重，工作效率极低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：针对多相交错双向Buck/Boost电路软开关控制技术设计出了一种新的PWM-PFM软开关控制系统及控制方法。根据当前的电流平均值的正负方向，选择恰当的频率计算公式，精确求解当前理想的频率值。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种交错双向Buck/Boost电路软开关PWM-PFM控制系统，包括PWM控制模块，PMF控制模块，PWM生成模块和逆变器、多相交错双向变换器每相交错双向Buck/Boost电路中，所述PWM控制模块用于根据输出闭环控制产生一个占空比值D，PMF控制模块用于基于占空比值D产生频率值信号f，PWM生成模块用于根据获得的占空比D和频率值f输出一组互补的PWM控制信号，得到逆变器中两个开关管的互补的驱动信号，以控制所述逆变器中两个开关管中的上、下管的导通和关断，多相交错双向变换器是将N个单相双向变换器的输入端并在一起，输出端并在一起，并且每个PWM驱动信号相差θ＝2π/N实现，N为交错并联相数，PWM驱动信号用来控制多相交错双向变换器的功率部分的能量流动。

其中，每相交错双向变换器中，所述PWM控制模块用于根据输出闭环控制产生一个占空比值D，PMF控制模块用于基于占空比值D产生频率值信号f，PWM生成模块用于根据获得的占空比D和频率值f输出一组互补的PWM控制信号，以控制所述逆变器中两个开关管中的上、下管的导通和关断。