CN106549574A - 大功率dcdc变换器***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大功率DCDC变换器***及其控制方法,属于DCDC变换器领域,包括输入启动模块、IGBT模块、驱动模块、续流二极管、LC滤波电路、控制***、电压采样电路、电流采样电路和显示及通讯模块;所述控制***包括高压输入判断模块、输出电压判断模块和输出电流判断模块;所述高压输入判断模块判断输入高压是否处于正常工作范围,所述输出电压判断模块判断输出电压是否达到输出电压额定值,所述输出电流判断模块接收输出电流实时值信号并判断输出电流实时值是否达到实时限流阀值,所述控制***根据高压输入判断模块和输出电压判断模块及输出电流判断模块的比较结果向驱动模块输出信号,驱动模块向IGBT模块输出相应驱动信号。
Description
技术领域
本发明涉及DCDC变换器领域,尤其涉及大功率DCDC变换器***及其控制方法。
背景技术
DCDC变换器利用电力半导体器件的通断作用,调节输出电压,其调解精度高,动态响应快,节约电能。
对于目前常用的DC/DC变换器,通常是不经过任何处理直接加直流高电压,这会引起瞬间的冲击电流,尤其是对大功率充电机而言,其对电力器件的危害程度非常高,这就需要使设备在上电时电流峰值从零开始缓慢上升,减小冲击电流。
传统DCDC变换器的做法是限流电阻加继电器(或可控硅)组合,该做法的缺点是不能够实现电流从零逐渐增加,那么对大功率DCDC变换器(如40Kw以上)来说,依然存在较大冲击,而为了减小冲击对器件的损害,需加大各个元器件的容量,基本在2倍以上,这种情况下,启动过程限流电阻损耗大,发热严重;当DCDC变换器频繁上电时,DCDC变换器将连续多次工作在启动状态,限流电阻将发热更加严重,使DCDC变换器产生故障。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种大功率DCDC变换器***及其控制方法,解决了现有技术中为减小电流冲击对器件的损害,加大各个元器件的容量而导致的限流电阻发热现象严重,DCDC变换器易产生故障的缺陷。
本发明采用以下技术方案实现上述目的:
大功率DCDC变换器***,包括输入启动模块、IGBT模块、驱动模块、续流二极管、LC滤波电路、控制***、电压采样电路、电流采样电路和显示及通讯模块;所述控制***包括高压输入判断模块、输出电压判断模块和输出电流判断模块;所述输入启动模块接入高压输入,输入启动模块分别与IGBT模块的C1端子和控制***中的高压输入判断模块相连,所述IGBT模块的E1端分别与续流二极管和LC滤波电路相连,IGBT模块的另一端与驱动模块相连,所述驱动模块与控制***相连,所述LC滤波电路分别接电压采样电路和电流采样电路,所述电压采样电路和电流采样电路还分别与控制***的输出电压判断模块和输出电流判断模块相连,所述控制***与所述显示及通讯模块相连,所述LC滤波电路与负载相连;所述输入启动模块包括电阻、可控硅和输入电容,所述电阻的一端与可控硅A极相连,另一端与可控硅K极及输入电容Ci相连。
所述高压输入判断模块判断输入高压是否处于正常工作范围,所述输出电压判断模块判断输出电压是否达到输出电压额定值,所述输出电流判断模块接收输出电流实时值信号并判断输出电流实时值是否达到实时限流阀值,所述控制***根据高压输入判断模块和输出电压判断模块及输出电流判断模块的比较结果向驱动模块输出信号,驱动模块向IGBT模块输出相应驱动信号。
所述控制***的芯片型号为UC2844;
所述驱动模块的芯片型号为2SD106AI-17;
所述IGBT模块的型号为2MBI450VH-120-50;
所述电压采样电路中电压传感器的型号为LV25-P;
本发明还提供利用大功率DCDC变换器***的控制方法,包括以下步骤:
S1:初始状态时,***设定高压输入正常工作值范围和输出电压额定值;
S2:接入高压输入,经过t0时段后,控制***的高压输入判断模块判断高压输入是否在正常工作值范围内;若是,执行步骤S4,若否,则执行步骤S3;
S3:控制***输出禁止驱动信号,IGBT截止,无输出,***不工作;
S4:输入启动模块接通高压输入,输出电压判断模块接收电压采样电路反馈的输出电压信号,并判断输出电压是否达到额定值;若是,执行步骤S7,若否,则执行步骤S5;
S5:输出电流判断模块接收电流采样电路反馈的输出电流实时值信号,控制***根据输出电流实时值信号,逐渐调大电流实时峰值的阀值,使驱动信号的占空比逐渐变大,开通IGBT模块,使输出电流实时值逐渐连续增加,且保证电流实时峰值不超过实时限流阀值,执行步骤S6;
S6:输出电压判断模块判断输出电压是否达到额定值;若是,执行步骤S7,若否,执行步骤S5;
S7:停止电流实时峰值阀值的增加,结束启动过程。
t0时刻以后,输出电流增长可表示为:
I=at (1)
其中,I为输出电流,t为时间,a为常数。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于,本***及其控制方法有效防止了上电时的大充电浪涌冲击电流对元器件,特别是对IGBT模块的损坏,防止电路的故障扩大,降低了硬件成本,提高了***可靠性,同时通过调节占空比的变化规律,可以对输出电流大小和电压大小进行调节,达到所需要的启动特性。
附图说明
图1是本发明大功率DCDC变换器***的电路原理图;
图2是本发明控制***的模块框图;
图3是本发明的控制方法流程图;
图4是本发明的工作驱动波形图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示,本发明的大功率DCDC变换器***,包括输入启动模块、IGBT模块、驱动模块、续流二极管、LC滤波电路、控制***、电压采样电路、电流采样电路和显示及通讯模块;控制***包括高压输入判断模块、输出电压判断模块和输出电流判断模块;输入启动模块接入高压输入,输入启动模块分别与IGBT模块的C1端子和控制***中的高压输入判断模块相连,IGBT模块的E1端分别与续流二极管和LC滤波电路相连,IGBT模块的另一端与驱动模块相连,驱动模块与控制***相连,LC滤波电路分别接电压采样电路和电流采样电路,电压采样电路和电流采样电路还分别与控制***的输出电压判断模块和输出电流判断模块相连,控制***与显示及通讯模块相连,LC滤波电路与负载相连;输入启动模块包括电阻、可控硅和输入电容,电阻的一端与可控硅A极相连,另一端与可控硅K极及输入电容Ci相连。
如图2所示,高压输入判断模块判断输入高压是否处于正常工作范围,输出电压判断模块判断输出电压是否达到输出电压额定值,输出电流判断模块接收输出电流实时值信号并判断输出电流实时值是否达到实时限流阀值,控制***根据高压输入判断模块和输出电压判断模块及输出电流判断模块的比较结果向驱动模块输出信号,驱动模块向IGBT模块输出相应驱动信号。
本实施例中,控制***的芯片采用UC2844,驱动模块的芯片采用2SD106AI-17,IGBT模块采用2MBI450VH-120-50,电压采样电路中电压传感器采用LV25-P。
如图3所示,为本发明的大功率DCDC变换器的控制方法,包括以下步骤:
S1:初始状态时,***设定高压输入正常工作值范围和输出电压额定值;
本实施例设定各技术参数的工作值范围如下,
技术参数 | 数值 |
高压输入正常工作值 | (300-900)Vd.c |
输出电压额定值 | 110Vd.c |
S2:接入高压输入,经过t0时段后,控制***的高压输入判断模块判断高压输入是否在正常工作值范围(300-900)Vd.c内;若是,执行步骤S4,若否,则执行步骤S3;
S3:控制***输出禁止驱动信号,IGBT截止,无输出,***不工作;
S4:输入启动模块接通高压输入,输出电压判断模块接收电压采样电路反馈的输出电压信号,并判断输出电压是否达到额定值110Vd.c;若是,执行步骤S7,若否,则执行步骤S5;
S5:输出电流判断模块接收电流采样电路反馈的输出电流实时峰值信号,控制***根据输出电流实时值信号,逐渐调大电流实时峰值的阀值,使驱动信号的占空比逐渐变大,开通IGBT模块,如图4所示,使输出电流实时值逐渐连续增加,且保证电流实时峰值不超过实时限流阀值,执行步骤S6;
S6:输出电压判断模块判断输出电压是否达到额定值;若是,执行步骤S7,若否,执行步骤S5;
S7:停止电流实时峰值阀值的增加,结束启动过程。
如图4所示,在t0时刻以后,输出电流增长可表示为:
I=at (1)
其中,I为输出电流,t为时间,a为常数。
本实施例中的负载为大容量电池,达到额定输出电压时的电流为I1=300A,根据大功率DCDC变换器特性,设定a为60,则用时t=5s。
如图1所示,本实施例采用的输入启动模块在接入高压电后,首先通过电阻对电容Ci充电,当高压输入判断模块检测高压电正常(即A、K两端电压相等且在正常工作范围内)后,即触发可控硅导通将电阻R短接,输入启动完成。输入电容Ci缓冲充电,产生小于1A的脉冲电流,如图4所示,该启动过程产生的电流为0到t0之间的波形所示。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。另外,本发明各实施例中的技术特征可以单独使用,也可以组合使用。
Claims (8)
1.大功率DCDC变换器***,其特征在于,包括输入启动模块、IGBT模块、驱动模块、续流二极管、LC滤波电路、控制***、电压采样电路、电流采样电路和显示及通讯模块;所述控制***包括高压输入判断模块、输出电压判断模块和输出电流判断模块;所述输入启动模块接入高压输入,输入启动模块分别与IGBT模块的C1端子和控制***中的高压输入判断模块相连,所述IGBT模块的E1端分别与续流二极管和LC滤波电路相连,IGBT模块的另一端与驱动模块相连,所述驱动模块与控制***相连,所述LC滤波电路分别接电压采样电路和电流采样电路,所述电压采样电路和电流采样电路还分别与控制***的输出电压判断模块和输出电流判断模块相连,所述控制***与所述显示及通讯模块相连,所述LC滤波电路与负载相连;所述输入启动模块包括电阻、可控硅和输入电容,所述电阻的一端与可控硅A极相连,另一端与可控硅K极及输入电容Ci相连。
2.根据权利要求1所述的大功率DCDC变换器***,其特征在于:所述高压输入判断模块判断输入高压是否处于正常工作范围,所述输出电压判断模块判断输出电压是否达到输出电压额定值,所述输出电流判断模块接收输出电流实时值信号并判断输出电流实时值是否达到实时限流阀值,所述控制***根据高压输入判断模块和输出电压判断模块及输出电流判断模块的比较结果向驱动模块输出信号,驱动模块向IGBT模块输出相应驱动信号。
3.根据权利要求1所述的大功率DCDC变换器***,其特征在于,所述控制***的芯片型号为UC2844。
4.根据权利要求1所述的大功率DCDC变换器***,其特征在于,所述驱动模块的芯片型号为2SD106AI-17。
5.根据权利要求1所述的大功率DCDC变换器***,其特征在于,所述IGBT模块的型号为2MBI450VH-120-50。
6.根据权利要求1所述的大功率DCDC变换器***,其特征在于,所述电压采样电路中电压传感器的型号为LV25-P。
7.基于权利要求1所述的大功率DCDC变换器***的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:初始状态时,***设定高压输入正常工作值范围和输出电压额定值;
S2:接入高压输入,经过t0时段后,控制***的高压输入判断模块判断高压输入是否在正常工作值范围内;若是,执行步骤S4,若否,则执行步骤S3;
S3:控制***输出禁止驱动信号,IGBT截止,无输出,***不工作;
S4:输入启动模块接通高压输入,输出电压判断模块接收电压采样电路反馈的输出电压信号,并判断输出电压是否达到额定值;若是,执行步骤S7,若否,则执行步骤S5;
S5:输出电流判断模块接收电流采样电路反馈的输出电流实时值信号,控制***根据输出电流实时值信号,逐渐调大电流实时峰值的阀值,使驱动信号的占空比逐渐变大,开通IGBT模块,使输出电流实时值逐渐连续增加,且保证电流实时峰值不超过实时限流阀值,执行步骤S6;
S6:输出电压判断模块判断输出电压是否达到额定值;若是,执行步骤S7,若否,执行步骤S5;
S7:停止电流实时峰值阀值的增加,结束启动过程。
8.根据权利要求7所述的大功率DCDC变换器***的控制方法,其特征在于,t0时刻以后,输出电流增长可表示为:
I=at (1)
其中,I为输出电流,t为时间,a为常数。
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CN107546981A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-05 | 歌尔股份有限公司 | 一种电源电路 |
CN107546981B (zh) * | 2017-09-01 | 2019-11-29 | 歌尔股份有限公司 | 一种电源电路 |
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