[发明专利]一种级联型升降压变换器控制电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种升降压直流变换器，尤其涉及一种升降压直流变换器的控制电路，属于电力电子变换器控制技术领域，尤其属于非并网风能和太阳能等绿色能源发电系统中蓄能电池的充电和放电变换技术领域。 

背景技术

升降压式直流变换器常常用于蓄电池充电或放电变换等，近年来，在太阳能和燃料电池等绿色能源发电及变换系统中更得到广泛的研究、发展和应用。 

传统的单开关管升降压变换器包括Buck-Boost、Cuk、Sepic、Zeta等拓扑，由于器件应力大或效率低或输入-输出不共地等原因，在很多场合其应用受到限制。将传统Boost变换器与Buck变换器级联可以构造两种新的升降压变换器，如图1所示的H桥升降压变换器及图2主电路拓扑所示的级联型升降压变换器。 

以往研究较多的升降压变换器控制方法主要针对图1所示的H桥升降压变换器，如美国专利第6166527号、中国专利101212173A号，而对于前级升压变换器与后级降压变换器直接级联构成的升降压变换器的控制方法研究较少，实际两种变换器的控制方法是类似的，图1所示升降压变换器的一些控制方法可以直接应用于级联式升降压变换器，如美国专利第6166527号、中国专利101212173A号中公布的控制方法，这些控制方法原理上都是采用两个三角载波叠加而采用一个电压误差放大器的方式，但一个电压误差放大器的控制参数有可能不能同时适用于级联式升降压变换器的两级电路，从而会引起变换器不稳定。文献“Rae-Young Kim，Jih-Sheng Lai，A Seamless Mode Transfer Maximum Power Point Tracking Controller ForThermoelectric Generator Applications，IEEE Transactions on Power Electronics，2008，vol.23，page(s)：2310-2318”中研究了级联式升降压变换器应用于温差电池场合时的数字控制方法，其数字控制方法注重实现最大功率点跟踪控制器而不是研究级联式升降压变换器的通用控制方法，而且数字控制器成本高，控制复杂。 

H桥升降压变换器由于输入和输出端电流是矩形脉冲形式的，往往需要在输入端额外设置较大的LC低通滤波器。Boost-Buck级联型变换器由于输入输出端电感的滤波作用，输入输出电流脉动很小，因此，在很多场合下、特别是大功率应用更有优势。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种级联型升降压变换器的控制电路及其控制方法。 

本发明的级联型升降压变换器控制电路，其结构包括：输出电压采样电路、第一误差放大器、第二误差放大器、三角波产生电路、比较器电路、驱动电路和电压置位电路，其中：输出电压采样电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻的一端连接级联型升降压变换器电路输出电压的正极，另一端分别连接第一误差放大器和第二误差放大器的反相输入端及第二分压电阻的一端，第二分压电阻的另一端接地；第一误差放大器与第二误差放大器的同相输入端均连接参考电压；比较器电路包括第一比较器、第二比较器、第一反相器和第二反相器，第一误差放大器的输出端连接第一比较器的同相输入端，第一比较器输出的第一控制信号作为第一功率开关管的控制电压并连接驱动电路的输入端，第一比较器的输出端连接第一反相器的输入端，第一反相器输出的第二控制信号作为第二功率开关管的控制电压并连接驱动电路的输入端，第二误差放大器的输出端连接第二比较器的同相输入端，第二比较器输出的第三控制信号作为第三功率开关管的控制电压并连接驱动电路的输入端，第二比 较器的输出端连接第二反相器的输入端，第二反相器输出的第四控制信号作为第四功率开关管的控制电压并连接驱动电路的输入端，第一比较器的反相输入端与第二比较器的反相输入端均连接三角波产生电路的输出端；驱动电路对应输出第一功率开关管的驱动电压、第二功率开关管的驱动电压、第三功率开关管的驱动电压和第四功率开关管的驱动电压；电压置位电路包括第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻和电容，第一二极管的阳极连接第一比较器的输出端，第一二极管的阴极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接电容的一端、第二电阻的一端和第二二极管的阳极，电容的另一端连接第二电阻的另一端并接地，第二二极管的阴极连接第二误差放大器的输出端。