[发明专利]一种双向Buck-Boost变换器电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种双向Buck‑Boost变换器电路，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。本发明控制方法，由于采用同步堆叠控制技术和电路结构，极大降低高压端电容电压应力，提高电容的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种变换器电路，具体是一种双向Buck-Boost变换器电路及其控制方法。

背景技术

随着电动汽车相关技术的飞速发展，与之相对应的能量转换与存储技术也在不断发展，其中，双向变换器技术由于能最大限度提高能源的利用率，在动力电池分容柜、参数匹配等测试中得到广泛的应用。电动汽车是指以车载电源为动力，发展电动汽车必须解决好4个方面的关键技术：电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术。其中，高效能量回收与存储技术是其关键技术之一，双向变换器更是其重中之重。

而现有双向Buck-Boost变换器技术和产品系统电压应力大、功率管发热损耗高、系统可靠性差的问题，因此，新型的双向Buck-Boost变换器电路及其控制方法研发是电动汽车工业界非常迫切的课题。双向直流变换器可以实现直流电压转换及能量的双向流动,双向Buck-Boost是双向直流变换器中拓扑结构最简单的一种,它具有使用电力电子器件少、驱动简单、能量转换效率高等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双向Buck-Boost变换器电路及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双向Buck-Boost变换器电路，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。

作为本发明再进一步的方案：所述的双向Buck-Boost变换器电路的控制方法，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