[發明專利]用于消除非反向Buck-Boost變換器運行死區的方法

有效

• 申請號: 201811480366.8
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109980931B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 孫孝峰;顏輝;陳雪筠
• 申請（專利權）人: 常州瑞華新能源科技有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 南京勤行知識產權代理事務所(普通合伙) 32397
• 代理人: 呂波

本發明涉及負載供電技術領域，特別是一種用于消除非反向Buck?Boost變換器運行死區的方法，步驟一：進行兩模式控制方法實驗，找出實際電路運行時Buck模式和Boost模式能實現的極限占空比和；步驟二：進行理論分析并實驗測試校正，以找出變換器高功率運行時單自由度的Buck?Boost模式中和Buck模式的切換點電壓增益等效的工作點；步驟三：對單自由度的Buck?Boost模式的運行過程進行設計。采用上述方法后，本發明考慮變換器不同工作模式中通態壓降對變換器電壓增益的影響，使變換器在整個寬輸入范圍內能維持輸出電壓的穩定和良好的輸出紋波效果。另外；可減小變換器中最大電感電流數值，以提高變換器的運行功率等級及整體功率傳輸效率。

技術領域

本發明涉及負載供電技術領域，特別是一種用于消除非反向Buck-Boost變換器運行死區的方法。

背景技術

非反向Buck-Boost變換器被廣泛用于可再生能源發電系統、儲能系統以及作為直流分布式發電系統的基本功率傳輸模塊等。為了提高功率傳輸效率，非同步控制被廣泛使用。非同步控制一般包括Buck模式、Boost模式和切換模式。然而由于開關管占空比死區時間的影響、驅動電路和開關管的開通和關斷延遲的影響等，在接近Buck模式和Boost模式之間的切換區間時，就會產生運行死區。運行死區導致變換器的直流電壓增益函數不連續，當變換器運行至接近Buck模式和Boost模式之間的邊界時，會產生控制脈沖占空比的持續跳躍，同時會存在直通模式，導致變換器輸出電壓有較大的紋波和較高的諧波含量，高功率運行時會導致輸出電壓的振蕩，以及系統的不穩定。

目前已經有采取一些措施來消除運行死區，譬如說“滯環窗口控制”的方法通過運行模式邊界的移位，避免在同一點進行頻繁的模式切換；引入Buck-Boost模式作為過渡模式來替換運行死區。但是均沒有考慮變換器的通態電阻產生的通態壓降對電壓增益曲線的影響，變換器的同一工作點在不同輸出功率下的電壓增益會發生偏移。故上述方法在各模式切換點的兩側，變換器的實際電壓增益存在偏差并不相等，仍會導致高功率運行時輸出電壓的振蕩。

中國發明專利CN 103944382 A公開了一種消除Buck型變換器電流死區的電流型控制方法，在Buck型變換器的基礎上，在輸出節點增加一個開關管，稱為次開關Q2，原有的開關稱為主開關Q1；Q2的作用是在輸入電壓低于輸出電壓的時間范圍內將輸出端短路，從而使電感電流連續變化，具體為：電路交流輸入端連接由四個二極管組成的整流橋，整流橋后并聯一個由兩個電阻串聯組成的分壓結構。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種徹底消除非反向Buck-Boost變換器運行死區的方法。

為解決上述技術問題，本發明的用于消除非反向Buck-Boost變換器運行死區的方法，包括以下步驟，

步驟一：進行兩模式控制方法實驗，找出實際電路運行時Buck模式和Boost模式能實現的極限占空比d_1max和d_2min；然后設置Buck模式占空比小于d_1max的工作點d_1max作為第一個切換點，同時設置Boost模式占空比大于d_2min的工作點d_2min作為第二個切換點；

步驟二：進行理論分析并實驗測試校正，以找出變換器高功率運行時單自由度的Buck-Boost模式中和Buck模式的切換點電壓增益等效的工作點，以及單自由度的Buck-Boost模式中和Boost模式的切換點電壓增益等效的工作點；

步驟三：找到在實際電路中與兩個模式切換點電壓增益相等的單自由度Buck-Boost模式中兩個工作點后，對單自由度的Buck-Boost模式的運行過程進行設計。

優選的，所述步驟二中進行理論分析并實驗測試校正，以找出變換器高功率運行時模式切換點對應的等效電壓增益點時，變換器的實際電壓增益的影響因素包括輸出功率和通態電阻。