[发明专利]一种双向Buck-Boost变换器电路及其控制方法

权利要求书

1.一种双向Buck-Boost变换器电路，其特征在于，包括10个功率开关管QBo1～QBo5、QBu1～QBu5构成的功率主电路，每个功率开关管均有内置的功率二极管，相应为DBo1～DBo5、DBu1～DBu5,整个功率电路包含一个功率电感LB、4个电容CBT、Co1～Co3以及数字控制系统，数字控制系统包含PWM信号隔离放大模块、同步堆叠控制算法模块、MIMO滤波模块，数字控制系统的输出控制信号sQBo1～sQBo5、sQBu1～sQBu5通过控制总线分别连接到QBo1～QBo5、QBu1～QBu5共10个功率开关管的控制端，电容CBT端电压信号UCBT电连接到数字控制系统第一输入端，电感LB的电流信号ILB电连接到数字控制系统第二输入端，电容Co1～Co3端电压信号分别电连接到数字控制系统的第三输入端，向数字控制系统分别输入对应的电压信号UCo1、UCo2和UCo3，高压侧电流IDC电连接到数字控制系统第四输入端，在数字控制系统内部，电容CBT端电压信号UCBT、电感LB的电流信号ILB、电容Co1～Co3端电压信号UCo1、UCo2和UCo3、以及高压侧电流IDC共6个信号电连接到MIMO滤波模块的输入端，MIMO滤波模块处理后将滤波后的上述6个信号输出连接到同步堆叠控制算法模块的输入端，同步堆叠控制算法模块的输出连接到PWM信号隔离放大模块的输入端，PWM信号隔离放大模块的控制信号输出连接到控制总线。

2.根据权利要求1所述的双向Buck-Boost变换器电路的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：MIMO滤波模块将采集的6个信号数据进行滤波，滤波架构为多输入多输出，即6路输入6路输出，其滤波过程如下:

首先将信号构造成数字信号矩阵，设置数字信号的窗口宽度为n，令U_CBT＝X_*1，I_LB＝X_*2，U_Co1＝X_*3，U_Co2＝X_*4，U_Co3＝X_*5，I_DC＝X_*6，其中“*”号表示数字信号的下标系数，得

然后计算6路信号中每路信号的均值，得

接着计算6路信号中每路信号的方差

再则计算6路信号中每两路信号间的协方差，得到

采用s_jk的值对数据序列进行异常值检测与更新，设置一个阈值，其方法为如下公式

更新后即可得到已滤波的6个信号数据输出，实现MIMO滤波；

步骤2：将步骤1所得到的已滤波的6个信号数据，送入同步堆叠控制算法模块，同步堆叠控制算法内，对所有功率开关管进行同步控制，产生同步堆叠控制逻辑，其方法是将整个控制过程分为正向同步堆叠过程和反向同步堆叠过程；

步骤3：按同步堆叠控制算法流程，将同步堆叠过程和反向同步堆叠过程依次执行，即可得到一个控制周期，同步堆叠控制算法模块所产生的控制信息，输入到PWM信号隔离放大模块进行功率放大后直接经控制总线连接到各个功率开关管的控制端，实现整个电路的控制；

步骤4：重复执行步骤1～步骤3。