[实用新型]一种基于状态转移的双向DCDC系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及双向DCDC领域，具体涉及一种基于状态转移的双向DCDC系统。

背景技术

近年来，电力电子技术随着功率半导体的飞速发展得到重视，在需要进行升降压的能量双向流动场合，双向DCDC变换器是直流领域的不二选择。

但是传统的双向DCDC在进行发生故障或功率方向变换时，基本都是简单粗暴地把系统PWM波形关闭，由于双向DCDC都有磁性元件，这种粗暴的方法在处理不当时会让磁性元件两端电压骤升，严重时损坏开关管和磁性元件。

目前有针对双向DCDC进行多模式控制的技术，但都需要在切换过程中关闭功率管，未能解决上述问题。

论文“大功率双向DC_DC变换器拓扑结构及其分析理论研究”一文提出了状态转移的升降压切换方法，但是在双向DCDC怠机时，功率开关均关闭，未能解决上述问题。

论文“双向DC_DC变换器的数字控制研究与设计”一文提出的一种基于延时的切换方法，在这种切换方法中，无法根据系统的状态进行准确切换，实际上也未解决上述问题。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种基于状态转移的双向DCDC系统。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于状态转移的双向DCDC系统，包括双向全桥变换器、DCDC双向控制器、用于工作状态切换的状态转移模块及过限与保护模块，所述DCDC双向控制器输出驱动信号到双向全桥变换器；

所述状态转移模块输入四种信号，分别为DCDC双向控制器使能信号、DCDC双向控制器模式变更信号、DCDC双向控制器的电感零电流指示信号及过限与保护模块的系统异常输入信号；所述状态转移模块输出电流设定值切换信号和驱动失能信号到DCDC双向控制器；

所述过限与保护模块输入双向全桥变换器的电压及电流信号。

所述DCDC双向控制器包括操作台、PWM模拟控制器及控制环切换器；

所述操作台包括DCDC双向控制器使能模块、模式变更模块及电感零电流指示模块；

所述PWM模拟控制器包括升压和降压控制器，在状态转移模块的作用下实现升降压切换；

所述控制环切换器包括电压环和电流环。

所述状态转移模块包括延迟恢复运行模块、错误状态模块、系统状态机及输出信号逻辑运算模块，所述延迟恢复运行模块及错误状态模块与系统状态机连接，系统状态机与输出逻辑运算连接。

所述双向全桥变换器包括大压差启动保护双向IGBT、电压传感器、电流传感器、降压全桥IGBT组及升压全桥IGBT组。

一种双向DCDC系统的状态转移方法，系统包括功率方向切换、故障和启停三种工况，且包括锁定、离线、待机和运行共四种工作状态，具体工作状态转移方法如下：

系统开机后启动前进入锁定状态，若电感零电流指示信号为高电平，则进入离线状态；若电感零电流指示信号为高电平且异常信号是否为低电平，则进入待机状态；否则不转移状态；

进入待机状态后，若DCDC双向控制器使能信号为高电平，且模式变更信号为高电平和异常信号是否为低电平，则进入运行状态，否则保持待机状态；

进入运行状态之后，判断DCDC双向控制器使能信号是否为低电平、DCDC双向控制器模式变更信号是否为低电平及过限与保护模块的异常信号是否为高电平，若有一个条件成立，则进入离线状态，否则保持运行状态；

进入离线状态之后，状态切换模块输出电流设定值切换信号把电流环的给定切换到0给定，这时系统的电压环被切除，系统工作在电流给定为0的电流单环模式，此时若电感零电流指示信号为高电平则进入待机状态，否则运行延迟恢复运行模块，100us之后再判断DCDC双向控制器使能信号、DCDC双向控制器模式变更信号及过限与保护模块的异常信号，若DCDC双向控制器使能信号为高电平，且模式变更信号为高电平和异常信号为低电平，则根据目前系统状态输出电流设定值切换信号，再快速进入运行状态。

所述异常信号包括过压异常、过流异常及工作模式异常。

本实用新型的有益效果：

(1)在功率方向切换、故障和启停三种系统工况下，系统都能根据状态转移模块监测的信息进行判断，并能够在PWM模拟控制器的作用下快速响应；

(2)在系统有工况发生时，能够通过设定电流给定，并根据系统状态转移实现系统输出能量大于输入能量，实现能量的有效管理；