技術(shù)特征：

1.一種DC-DC電力變換器能量控制電路，由DC-DC變換器主電路，輸入能量檢測電路、輸出能量檢測電路、能量分析電路、脈寬調(diào)制信號生成電路與邏輯驅(qū)動(dòng)電路組成，其特征在于：輸入濾波電容(C1)、電力電子器件(K1)、續(xù)流二極管(D1)、濾波電感(L1)、輸出濾波電容(C2)構(gòu)成DC-DC變換器主電路；輸入能量檢測電路的輸入端A和輸入端B分別和外部電源的正、負(fù)極連接，輸入能量檢測電路的輸出端C和輸出端D分別與BUCK電路的輸入正、負(fù)極連接，同時(shí)輸入能量檢測電路W1通過數(shù)據(jù)總線與能量分析電路連接；輸出能量檢測電路的輸入端E和輸入端F分別和BUCK電路的輸出正、負(fù)極連接，輸出能量檢測電路的輸出端G和輸出端H分別和負(fù)載的正、負(fù)極連接，同時(shí)輸出能量檢測電路通過數(shù)據(jù)總線與能量分析電路連接；脈寬調(diào)制信號生成電路的脈寬調(diào)制信號輸出端和與邏輯驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)數(shù)字量信號輸入端連接，同時(shí)也和能量分析電路的數(shù)字量信號輸入端連接；與邏輯驅(qū)動(dòng)電路的另一個(gè)數(shù)字量信號輸入端和能量分析電路的數(shù)字量輸出信號端連接，與邏輯驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號輸出端與BUCK電路中的電力電子器件的驅(qū)動(dòng)端連接；

脈寬調(diào)制信號生成電路輸出開關(guān)頻率恒定、占空比恒定的PWM信號，PWM信號占空比的大小確保在采用該P(yáng)WM信號來控制BUCK電路時(shí)，其開環(huán)輸出電壓值或電流值必須大于負(fù)載所需要的輸出電壓值或電流值；PWM信號開關(guān)頻率的選取以電力電子器件的工作頻率、DC-DC變換器主電路輸出濾波器的參數(shù)為依據(jù)來確定；

輸入能量檢測電路對外部電源提供給BUCK電路的能量進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)發(fā)送給能量分析電路Y1，輸入能量檢測電路W1的能量檢測頻率和數(shù)據(jù)發(fā)送頻率相等，能量檢測頻率和數(shù)據(jù)發(fā)送頻率不小于5倍的PWM信號的頻率；

輸出能量檢測電路對BUCK電路的輸出電壓、輸出電流和輸出能量進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)發(fā)送給能量分析電路，輸出能量檢測電路對輸出電壓、輸出電流、輸出能量的檢測頻率和數(shù)據(jù)發(fā)送頻率相等，且與輸入能量檢測電路W1的能量檢測頻率值相等；

能量分析電路對脈寬調(diào)制信號生成電路輸出的PWM信號進(jìn)行捕獲，判斷出電平的變化時(shí)刻，即電平的上升沿和下降沿發(fā)生時(shí)刻，并定義出開關(guān)周期的初始時(shí)刻；實(shí)時(shí)接收輸入能量檢測電路通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送過來的能量檢測結(jié)果，計(jì)算出前一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，即從前一個(gè)開關(guān)周期初始時(shí)刻到前一個(gè)開關(guān)周期終止時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)，外部電源提供給BUCK電路的能量W_inq；實(shí)時(shí)接收輸入能量檢測電路通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送過來的能量檢測結(jié)果，實(shí)時(shí)計(jì)算出當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)，從當(dāng)前開關(guān)周期初始時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)，外部電源提供給BUCK電路的能量W_ind；實(shí)時(shí)接收輸出能量檢測電路通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送過來的能量檢測結(jié)果，計(jì)算出前一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，即從前一個(gè)開關(guān)周期初始時(shí)刻到前一個(gè)開關(guān)周期終止時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)，BUCK電路提供給負(fù)載的能量W_outq；計(jì)算出前一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，BUCK電路的效率η；

$\mathrm{\η}=\frac{W_{outq}}{W_{inq}}\×100\%$

實(shí)時(shí)接收輸出能量檢測電路W2通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送過來的輸出電壓、輸出電流檢測結(jié)果，當(dāng)BUCK電路的控制目標(biāo)為恒壓輸出時(shí)，能量分析電路Y1預(yù)測在當(dāng)前的一個(gè)完整的開關(guān)周期內(nèi)，即從當(dāng)前開關(guān)周期初始時(shí)刻到當(dāng)前開關(guān)周期終止時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)，BUCK電路需要提供給負(fù)載的能量W_outy；當(dāng)BUCK電路的控制目標(biāo)為恒流輸出時(shí)，能量分析電路預(yù)測W_outy的大??；

$W_{outy}=\frac{{U_{ref}}^2{I}_{outd}}{U_{outd}}{T}_S=\frac{{U_{ref}}^2}{R_L}{T}_S$

式中

U_ref為BUCK電路輸出電壓的給定值；

U_outd為能量檢測電路W2最新檢測到的輸出電壓值；

I_outd為能量檢測電路W2最新檢測到的輸出電流值；

R_L＝U_outd/I_outd為BUCK電路的負(fù)載等效電阻值；

T_S為脈寬調(diào)制信號生成電路P1輸出的PWM信號的開關(guān)周期；

$W_{outy}=\frac{{I_{ref}}^2{U}_{outd}}{I_{outd}}{T}_S={I_{ref}}^2{R}_L{T}_S$

式中

I_ref為BUCK電路輸出電流的給定值；

計(jì)算能量判據(jù)ΔW的大小

ΔW＝W_indη-W_outy

如果ΔW＜0，能量分析電路Y1將數(shù)字量輸出信號EN置1；如果ΔW≥0，則能量分析電路Y1將數(shù)字量輸出信號EN置0；在每一個(gè)PWM信號開關(guān)周期的初始時(shí)刻，將數(shù)字量輸出信號EN置1；

邏輯驅(qū)動(dòng)電路將輸入的PWM信號和EN信號進(jìn)行與邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算后的輸出信號進(jìn)行電氣隔離和功率放大處理，使之能夠滿足驅(qū)動(dòng)電力電子器件的需求。

2.一種DC-DC電力變換器能量控制電路控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)控制電路和主電路先后上電后，BUCK電路開始工作，脈寬調(diào)制信號生成電路輸出恒頻恒占空比PWM信號；

(2)能量分析電路捕獲PWM信號，定義開關(guān)周期起始時(shí)刻；

(3)若當(dāng)前時(shí)刻為開關(guān)周期起始時(shí)刻，則將EN置1，否則直接執(zhí)行步驟(4)；

(4)若EN＝1，則執(zhí)行(5)，否則執(zhí)行(9)；

(5)輸入能量檢測電路檢測輸入能量，檢測結(jié)果發(fā)送至能量分析電路；

(6)輸出能量檢測電路檢測輸出電壓、輸出電流和輸出能量，檢測結(jié)果發(fā)送至能量分析電路；

(7)能量分析電路接收輸入能量檢測電路和輸出能量檢測電路發(fā)送來的數(shù)據(jù)，計(jì)算ΔW；

(8)若ΔW≥0，則將EN置0；若ΔW＜0，則EN保持不變；

(9)與邏輯驅(qū)動(dòng)電路對EN和脈寬調(diào)制信號生成電路輸出的PWM信號進(jìn)行與運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果經(jīng)功率放大后用于驅(qū)動(dòng)電力電子器件，從而控制BUCK電路工作；

(10)若停機(jī)，則執(zhí)行(11)，否則執(zhí)行(3)；

(11)先后斷開主電路電源和控制電路電源，BUCK電路停止工作。