本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及隔離型DC-DC變換器及其控制方法和控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隔離型DC/DC變換器在電動汽車、儲能系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電以及超導儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。為了追求高效，隔離型DC/DC變換器在應(yīng)用時，常使用同步整流技術(shù)。但當工作于同步整流模式下的隔離型DC/DC變換器發(fā)生變壓器同名端接錯線的問題時，會發(fā)生炸機風險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了隔離型DC-DC變換器及其控制方法和控制系統(tǒng)，以辨別隔離型DC-DC變換器是否存在變壓器同名端接錯線的問題。

一種隔離型DC-DC變換器控制方法，包括：

生成并輸出用于驅(qū)動隔離型DC-DC變換器的變壓器原邊電路中的各功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動信號；

獲取所述隔離型DC-DC變換器的變壓器副邊線圈輸出電壓波形；

判斷獲取到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形與參考波形是否一致；其中，所述參考波形是指在所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接線正確的情況下，生成并輸出所述PWM驅(qū)動信號時所得到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形；

若獲取到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形與所述參考波形不一致，判定所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接錯線。

可選地，所述判定所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接錯線后，還包括：

將所述隔離型DC-DC變換器正常運行時的變壓器原邊電路或變壓器副邊電路中的各功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動信號取反。

其中，所述獲取所述隔離型DC-DC變換器的變壓器副邊線圈輸出電壓波形，包括：

對所述隔離型DC-DC變換器的變壓器副邊線圈輸出電壓進行采樣、調(diào)理和整形。

一種隔離型DC-DC變換器控制系統(tǒng)，包括處理器和獲取電路，其中：

所述獲取電路，用于獲取所述隔離型DC-DC變換器的變壓器副邊線圈輸出電壓波形；

所述處理器，用于生成并輸出用于驅(qū)動隔離型DC-DC變換器的變壓器原邊電路中的各功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動信號；判斷所述獲取電路獲取到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形與參考波形是否一致；其中，所述參考波形是指在所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接線正確的情況下，生成并輸出所述PWM驅(qū)動信號時所得到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形；若獲取到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形與參考波形不一致，判定所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接錯線。

可選地，所述處理器在判定所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接錯線后，還用于將所述隔離型DC-DC變換器正常運行時的變壓器原邊電路或變壓器副邊電路中的各功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動信號取反。

其中，所述獲取電路具體用于對所述隔離型DC-DC變換器的變壓器副邊線圈輸出電壓進行采樣、調(diào)理和整形。

其中，所述獲取電路包括：采樣調(diào)理電路和信號整形電路，所述信號整形電路接在所述采樣調(diào)理電路的輸出端。

其中，所述采樣調(diào)理電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和運算放大器，具體的：

所述第一電阻和所述第二電阻的一端分別接隔離型DC-DC變換器的變壓器副邊繞組的兩端；所述第一電阻的另一端接所述運算放大器的反相輸入端；所述第二電阻的另一端接所述運算放大器的同相輸入端；所述第三電阻連接在所述運算放大器的同相輸入端與第一電源之間；所述第四電阻連接在所述運算放大器的輸出端與反相輸入端之間；所述第一電阻與所述第二電阻阻值相等，所述第三電阻與所述第四電阻阻值相等。

其中，所述信號整形電路包括第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻和比較器，具體的：

所述第五電阻連接所述運算放大器的輸出端與所述比較器的同相輸入端；所述第六電阻連接所述比較器的反相輸入端與所述第一電源；所述第七電阻連接所述比較器的輸出端與同相輸入端；所述第八電阻連接所述比較器的輸出端與第二電源。

一種隔離型DC-DC變換器，包括：如上述公開出的任一種隔離型DC-DC變換器控制系統(tǒng)。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明生成PWM驅(qū)動信號去驅(qū)動變壓器原邊電路中的各功率開關(guān)管時，原邊線圈上被施加電壓，副邊線圈上獲得感應(yīng)電壓，而變壓器同名端接錯線時得到的副邊線圈輸出電壓波形，與變壓器同名端接線正確時得到的副邊線圈輸出電壓波形是互補的，基于此，本發(fā)明通過將實際得到的副邊線圈輸出電壓波形與預先計算得到的參考波形作對比，根據(jù)對比結(jié)果來辨別出變壓器同名端是否接錯線。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例公開的一種隔離型DC-DC變換器控制方法流程圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)公開的一種隔離型DC-DC變換器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)公開的一種移相全橋高頻隔離雙向DC-DC拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例公開的一種應(yīng)用于圖3所示拓撲的PWM驅(qū)動信號和參考波形時序圖；

圖5為本發(fā)明實施例公開的一種隔離型DC-DC變換器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例公開的一種獲取電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

參見圖1，本發(fā)明實施例公開了一種隔離型DC-DC變換器控制方法，以辨別隔離型DC-DC變換器是否存在變壓器同名端接錯線的問題，包括：

步驟S01：在隔離型DC-DC變換器正常運行前，生成并輸出用于驅(qū)動所述隔離型DC-DC變換器的變壓器原邊電路中的各功率開關(guān)管的PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)驅(qū)動信號。

所述PWM驅(qū)動信號可以是隔離型DC-DC變換器正常運行時需要輸出的PWM驅(qū)動信號；也可以是自定義的驅(qū)動信號，僅作辨別同名端使用。

步驟S02：獲取所述隔離型DC-DC變換器的變壓器副邊線圈輸出電壓波形。

其中，所述獲取所述隔離型DC-DC變換器的變壓器副邊線圈輸出電壓波形，具體包括：對所述隔離型DC-DC變換器的變壓器副邊線圈輸出電壓進行采樣、調(diào)理和整形，以避免因采樣信號失真而影響同名端辨別結(jié)果。

步驟S03：判斷獲取到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形與參考波形是否一致，若獲取到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形與所述參考波形不一致，進入步驟S04，否則，進入步驟S05。

其中，所述參考波形是指在所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接線正確的情況下，生成并輸出所述PWM驅(qū)動信號時所得到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形。

步驟S04：判定所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接錯線，結(jié)束控制。

步驟S05：判定所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接線正確，結(jié)束控制。

下面，從隔離型DC-DC變換器的電路結(jié)構(gòu)分析入手，對圖1所述技術(shù)方案進行詳述。

參見圖2，隔離型DC-DC變換器包括變壓器T、變壓器原邊電路100和變壓器副邊電路200。變壓器T具有一對耦合線圈，分別是原邊線圈L_S1和副邊線圈L_S2，L_S1上的電流i₁和L_S2上的電流i₂稱為施感電流。工程上將這一對施感電流的入端(或出端)定義為所述耦合線圈的同名端，并用一對符號標出這對端子，例如用圖2中的“·”號標出的一對端子(1，2)即為所述耦合線圈的同名端，未標記的一對端子(1'，2')亦為所述耦合線圈的同名端。端子1、2'互為異名端，端子1'、2互為異名端。

變壓器T同名端接錯線，是指將變壓器原邊電路100和變壓器副邊電路200中本應(yīng)接在一對同名端上的端子錯接在了一對異名端上。當生成PWM驅(qū)動信號去驅(qū)動變壓器原邊電路100中的各功率開關(guān)管時，原邊線圈L_S1上被施加電壓，副邊線圈L_S2上獲得感應(yīng)電壓，而變壓器T同名端接錯線時得到的副邊線圈L_S2輸出電壓波形，與變壓器T同名端接線正確時得到的副邊線圈L_S2輸出電壓波形互補。

基于此，本發(fā)明實施例先計算出變壓器T同名端接線正確時，生成并輸出所述PWM驅(qū)動信號時應(yīng)當?shù)玫降母边吘€圈L_S2輸出電壓波形，作為參考波形；再將生成并輸出所述PWM驅(qū)動信號時實際得到的副邊線圈L_S2輸出電壓波形與所述參考波形作比較，若兩波形相同，則可知變壓器T同名端接線正確；若兩波形不同，則可知變壓器T同名端接線錯誤。

舉例說明，圖3示出了隔離型DC-DC變換器的一種典型拓撲，為移相全橋高頻隔離雙向DC-DC拓撲，具體描述如下。

圖3所示拓撲的變壓器副邊電路200包括電感L、電容C₁、電容C_c、功率開關(guān)管S₁、功率開關(guān)管S₂、功率開關(guān)管S₃、功率開關(guān)管S₄和功率開關(guān)管S_c，其中：C₁的正端經(jīng)L接S_c的電能輸出端，C₁的負端經(jīng)C_c接S_c的電能輸入端；S₁的電能輸出端接S₃的電能輸入端；S₂的電能輸出端接S₄的電能輸入端；S₁和S₂的電能輸入端接S_c的電能輸出端；S₃和S₄的電能輸出端接C₁的負端。圖3所示拓撲的變壓器原邊電路100包括電容C₂、功率開關(guān)管S₅、功率開關(guān)管S₆、功率開關(guān)管S₇和功率開關(guān)管S₈，其中：S₅的電能輸出端接S₇的電能輸入端；S₆的電能輸出端接S₈的電能輸入端；S₅和S₆的電能輸入端接C₂的正端；S₇和S₈的電能輸出端接C₂的負端。圖3所示拓撲的變壓器T的原邊線圈L_S1連接變壓器原邊電路100的兩個橋臂中點，副邊線圈L_S2連接變壓器副邊電路200的兩個橋臂中點。

在辨別變壓器T同名端時，首先生成并輸出S₅～S₈的PWM驅(qū)動信號，其中：S₅與S₈的PWM驅(qū)動信號在前半周期為高電平、后半周期為低電平；S₆與S₇的PWM驅(qū)動信號與S₅的PWM驅(qū)動信號互補。若原邊線圈L_S1中接S₆所在橋臂中點的端子，與副邊線圈L_S2中接S₁所在橋臂中點的端子為一對同名端(如圖3所示)，則參考波形U_T表現(xiàn)為前半周期為低電平、后半周期為高電平?；诖?，若實際獲取到的副邊線圈L_S2輸出電壓波形與U_T相同，說明變壓器T同名端接線正確，反之則說明接線錯誤。

在判定變壓器T同名端接線正確的情況下，直接控制圖3所示拓撲正常運行即可。在判定變壓器T同名端接錯線的情況下，可以手動調(diào)整變壓器T同名端接線，可以將圖3所示拓撲正常運行時的變壓器原邊電路100中的各功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動信號取反，也可以將變壓器副邊電路200中的各功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動信號取反。

由上可知，本發(fā)明實施例生成PWM驅(qū)動信號去驅(qū)動變壓器原邊電路中的各功率開關(guān)管時，原邊線圈上被施加電壓，副邊線圈上獲得感應(yīng)電壓，而變壓器同名端接錯線時得到的副邊線圈輸出電壓波形，與變壓器同名端接線正確時得到的副邊線圈輸出電壓波形是互補的，基于此，本發(fā)明實施例通過將實際得到的副邊線圈輸出電壓波形與預先計算得到的參考波形作對比，根據(jù)對比結(jié)果來辨別出變壓器同名端是否接錯線。

參見圖5，本發(fā)明實施例公開了一種隔離型DC-DC變換器控制系統(tǒng)，包括處理器100和獲取電路200，其中：

獲取電路200，用于獲取所述隔離型DC-DC變換器的變壓器副邊線圈輸出電壓波形；

處理器100，用于生成并輸出用于驅(qū)動隔離型DC-DC變換器的變壓器原邊電路中的各功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動信號；判斷獲取電路200獲取到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形與參考波形是否一致；其中，所述參考波形是指在所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接線正確的情況下，生成并輸出所述PWM驅(qū)動信號時所得到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形；若獲取到的變壓器副邊線圈輸出電壓波形與參考波形不一致，判定所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接錯線。

可選地，處理器100在判定所述隔離型DC-DC變換器的變壓器同名端接錯線后，還用于將所述隔離型DC-DC變換器正常運行時的變壓器原邊電路或變壓器副邊電路中的各功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動信號取反。

其中，獲取電路200具體用于對所述隔離型DC-DC變換器的變壓器副邊線圈輸出電壓進行采樣、調(diào)理和整形。

其中，獲取電路200包括：采樣調(diào)理電路和信號整形電路，所述信號整形電路接在所述采樣調(diào)理電路的輸出端。

具體的，參見圖6，所述采樣調(diào)理電路包括第一電阻R₁、第二電阻R₂、第三電阻R₃、第四電阻R₄和運算放大器U₁，其中：第一電阻R₁和第二電阻R₂的一端分別接副邊繞組L_S2的兩端；第一電阻R₁的另一端接運算放大器U₁的反相輸入端；第二電阻R₂的另一端接運算放大器U₁的同相輸入端；第三電阻R₃連接在運算放大器U₁的同相輸入端與第一電源(如+1.5V電源)之間；第四電阻R₄接在運算放大器U₁的輸出端與反相輸入端之間；第一電阻R₁與第二電阻R₂阻值相等，第三電阻R₃與第四電阻R₄阻值相等。

仍參見圖6，所述信號整形電路包括第五電阻R₅、第六電阻R₆、第七電阻R₇、第八電阻R₈和比較器U₂，其中：第五電阻R₅連接運算放大器U₁的輸出端與比較器U₂的同相輸入端；第六電阻R₆連接比較器U₂的反相輸入端與所述第一電源；第七電阻R₇連接比較器U₂的輸出端與同相輸入端；第八電阻R₈連接比較器U₂的輸出端與第二電源(如+3.3V電源)。

圖6所示獲取電路200能夠?qū)㈦娖綖?1→-1→+1→-1的采樣信號調(diào)理、整形為電平為+2→0→+2→0的信號輸出。

此外，本發(fā)明實施例還公開了一種隔離型DC-DC變換器，包括：如上述公開的任一種隔離型DC-DC變換器控制系統(tǒng)。

綜上所述，本發(fā)明生成PWM驅(qū)動信號去驅(qū)動變壓器原邊電路中的各功率開關(guān)管時，原邊線圈上被施加電壓，副邊線圈上獲得感應(yīng)電壓，而變壓器同名端接錯線時得到的副邊線圈輸出電壓波形，與變壓器同名端接線正確時得到的副邊線圈輸出電壓波形是互補的，基于此，本發(fā)明通過將實際得到的副邊線圈輸出電壓波形與預先計算得到的參考波形作對比，根據(jù)對比結(jié)果來辨別出變壓器同名端是否接錯線。

此外需要說明的是，所述隔離型DC-DC變換器的變壓器原邊電路中的各功率開關(guān)管可以是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET，金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管)，也可以是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極晶體管)；變壓器副邊電路中的各功率開關(guān)管為MOSFET。當某功率開關(guān)管為MOSFET時，該功率開關(guān)管的電能輸入端為MOSFET的漏極，該功率開關(guān)管的電能輸出端為MOSFET的源極，該功率開關(guān)管的控制端為MOSFET的柵極。當某功率開關(guān)管為IGBT時，該功率開關(guān)管的電能輸入端為IGBT的集電極，該功率開關(guān)管的電能輸出端為IGBT的發(fā)射極，該功率開關(guān)管的控制端為IGBT的柵極。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的隔離型DC-DC變換器控制系統(tǒng)而言，由于其與實施例公開的隔離型DC-DC變換器控制方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明實施例的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明實施例將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。