一种DC/DC变换器的控制架构、调制策略制造技术

本发明专利技术涉及一种DC/DC变换器的控制架构、调制策略，本控制架构包括：制单元，以及由若干个并联DC/DC变换器构成的DC/DC变换器组；所述调制单元的各输出端分别与各DC/DC变换器中的开关管的控制端相连，且适于产生在一调制周期内控制各开关管依次开启、闭合的多重互补调制信号；本发明专利技术大大提高了光伏高电压输入、低电压输出的能源利用效率，同时虽然增加了DC/DC模块，但是在原本低电压输出的情况下，功率元件MOS和IGBT的要求输入大电流，大大提高元器件成本。在提高输出电压以后，降低了对MOS和IGBT的输入电流的要求，减少了整体的DC/DC变换器元器件的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种DC/DC变换器的控制架构、调制策略
本专利技术涉及一种DC/DC变换器的调制策略及控制架构。
技术介绍
随着光伏储能系统的发展，需要在原有的光伏并网系统中加入储能设备以提高系统的收益率和整个电网的稳定性。需要把原来光伏并网系统组件所发的200V-10V的高压直流电转换成24V、48V直流电进行电能存储。在传统的电能转换架构中，需要通过光伏MPPT控制器把48V-150V左右的光伏电压转换成24V、48V电压存储到蓄电池中。传统的光伏MPPT控制器或者PWM控制器的核心电路降压型DC/DC变换器，由于输入、输出电压没有存在数倍的关系，造成光伏组件热斑效应严重，导致组件和光伏控制寿命大大降低。以下对DC/DC变换器中的Buck电路的原理进行阐述。图1示出了典型的Buck电路图。图2示出了S开启后的等效电路图。图3示出了S闭合后的等效电路图。图4示出了开关管S与输入、输出电压和输入、输出电流之间的波形。其中本图中的输入、输出电压和电流为理想波形。如图1所示，在Buck电路中通过调节功率元件S的开和关的时间比例来调节输出电压大小。在S开启时电感L充电、同时给电压源给负载供电。在S断开的时，后极电路与电压源隔离通过电感L来给负载供电。具体开关时间的电流流动方向和经过元件如图2、图3。如图4所示，从上面的分析，根据功率开关元件S的开关状态我们可以得知输入、输出电压和电流的理想波形。令功率开关器件的开启时间和关断时间为：ton和toff，周期为T,那么，T＝ton+toff令占空比为D，D就是S开启占整个周期的比例。可知，D＝ton/T根据PWM调制原理可知，D＝Vout/Vin由图4可知，输入的功率只有在ton内电流为非零，在toff电流为零，也就是说，如果在整个周期T内都有能量输入，只有为D比例的能量可以进行存储和变换。如果输入和输出电压相差不大D接近1的时候能量利用率最高。而当输出电压远远小于输入电压的时候能量的利用率接近为零。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种DC/DC变换器的调制策略及控制架构，以解决传统的DC/DC变换器能量转换效率低的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种DC/DC变换器的控制架构，包括调制单元，以及由若干个并联DC/DC变换器构成的DC/DC变换器组；所述调制单元的各输出端分别与各DC/DC变换器中的开关管的控制端相连，且适于产生在一调制周期内控制各开关管依次开启、闭合的多重互补调制信号。进一步，为了解决多重互补调制信号设置的技术问题，所述控制架构还包括：连接所述DC/DC变换器组输入、输出端的电压采集模块；所述调制单元包括：与电压采集模块输出端相连的处理器模块；所述处理器模块适于根据所述DC/DC变换器的输入电压值和输出电压值计算出所述多重互补调制信号的占空比，以及根据所述占空比配置需要加入调制的DC/DC变换器的数量。进一步，为了实现DC/DC变换器组的冗余设计，所述根据所述占空比配置需要加入调制的DC/DC变换器数量小于所述DC/DC变换器组中DC/DC变换器数量。又一方面，本专利技术还提供了一种DC/DC变换器的调制策略，以解决传统的DC/DC变换器能量转换效率低的技术问题。本调制策略是通过一多重互补调制信号控制若干个并联DC/DC变换器中各开关管依次开启、闭合。进一步，为了解决多重互补调制信号设置的技术问题，通过采集由各DC/DC变换器构成的DC/DC变换器组的输入、输出电压值计算出所述多重互补调制信号的占空比，以及根据所述占空比配置需要加入调制的DC/DC变换器的数量。进一步，为了实现DC/DC变换器组的冗余设计，所述根据所述占空比配置需要加入调制的DC/DC变换器数量小于所述DC/DC变换器组中DC/DC变换器数量。第三方面，本专利技术提供了一种DC/DC变换器的调制信号的产生方法，以解决传统的DC/DC变换器能量转换效率低的技术问题。为了解决上述技术问题，一种DC/DC变换器的调制信号的产生方法，所述调制信号为多重互补调制信号，该多重互补调制信号的产生方法包括如下步骤：步骤S1，计算所述多重互补调制信号的占空比。步骤S2，根据所述占空比配置需要加入调制的DC/DC变换器的数量。步骤S3，产生一个调制周期的多重互补调制信号，即根据所述占空比配置需要加入调制的DC/DC变换器的数量，以产生一个调制周期的多重互补调制信号。步骤S4，循环产生所述多重互补调制信号。进一步，为了解决多重互补调制信号设置的技术问题，所述步骤S1中计算所述多重互补调制信号的占空比的方法包括：通过采集各DC/DC变换器构成的DC/DC变换器组的输入、输出电压值，并通过所述输入、输出电压值计算出所述多重互补调制信号的占空比。进一步，为了实现DC/DC变换器组的冗余设计，所述步骤S2中根据所述占空比配置需要加入调制的DC/DC变换器数量小于所述DC/DC变换器组中DC/DC变换器数量。本专利技术的有益效果是，本专利技术大大提高了光伏高电压输入、低电压输出的能源利用效率，同时虽然增加了DC/DC模块，但是在原本低电压输出的情况下，功率元件MOS和IGBT的要求输入大电流，大大提高元器件成本。在提高输出电压以后，降低了对MOS和IGBT的输入电流的要求，使整体的DC/DC变换器元器件成本没有提高。另外，若输入电压在变化，所需要加入调制DC/DC变换器的数量也会变化发生，这种方式在无形之中形成了冗余备份和休眠功能，总体上提高了器件的安全性和生命周期。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1示出了典型的Buck电路图；图2示出了S开启后的等效电路图；图3示出了S闭合后的等效电路图；图4示出了开关管S与输入、输出电压和输入、输出电流之间的波形；图5示出了本专利技术的控制架构的电路图；图6示出了本专利技术的多重互补调制信号与传统的调制信号的波形图；图7示出了本DC/DC变换器的调制信号的产生方法的方法流程图。图中：开关管S、S1、S2、Sn，电感L、L1、L2、Ln，二极管D、D1、D2、Dn，电容C、C1、C2、Cn，电阻R。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。本专利技术的原理是让本来只有一个占空比的DC/DC变换器，使能源利用率突破占空比的限制，通过多个互补的驱动信号，在一个信号调制周期内，利用其他DC/DC变换器在第一个DC/DC变换器的关闭时间内逐步、依次进行开启、闭合，在一个信号调制周期内，保证除了开关损耗时间外尽可能的全部开启各个DC/DC变换器，使得光伏等能源不间断得供电，提高DC/DC的转换效率。实施例1图5示出了本专利技术的控制架构的电路图。图6示出了本专利技术的多重互补调制信号与传统的调制信号的波形图。如图5所示，本专利技术的一种DC/DC变换器的控制架构，包括调制单元，以及由若干个并联DC/DC变换器构成的DC/DC变换器组；所述调制单元的各输出端分别与各DC/DC变换器中的开关管的控制端相连，且适于产生在一调制周期内控制各开关管依次开启、闭合的多重互补调制信号。调制周期内控制各开关管依次开启、闭合的具体含义是，在一个调制周期内产生若干S1驱动调制信号、S2驱动调制信号，Sn驱动调制信号分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC/DC变换器的控制架构，其特征在于，包括调制单元，以及由若干个并联DC/DC变换器构成的DC/DC变换器组；所述调制单元的各输出端分别与各DC/DC变换器中的开关管的控制端相连，且适于产生在一调制周期内控制各开关管依次开启、闭合的多重互补调制信号。

【技术特征摘要】
1.一种DC/DC变换器的控制架构，其特征在于，包括调制单元，以及由若干个并联DC/DC变换器构成的DC/DC变换器组；所述调制单元的各输出端分别与各DC/DC变换器中的开关管的控制端相连，且适于产生在一调制周期内控制各开关管依次开启、闭合的多重互补调制信号；所述控制架构还包括：连接所述DC/DC变换器组输入、输出端的电压采集模块；所述调制单元包括：与电压采集模块输出端相连的处理器模块；所述处理器模块适于根据所述DC/DC变换器的输入电压值和输出电压值计算出所述多重互补调制信号的占空比，以及根据所述占空比配置需要加入调制的DC/DC变换器的数量。2.根据权利要求1所述的DC/DC变换器的控制架构，其特征在于，所述根据所述占空比配置需要加入调制的DC/DC变换器数量小于所述DC/DC变换器组中DC/DC变换器数量。3.一种DC/DC变换器的调制策略，其特征在于，通过一多重互补调制信号控制若干个并联DC/DC变换器中各开关管依次开启、闭合；以及通过采集由各DC/DC变换器构成的DC/DC变换器组的输入、输出电压值计算出所述多重互补调制信号的占空比，以及根据所述占空比配置需要加入调制的D...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕永杰，
申请(专利权)人：常州天合光能有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32