循環變流器的閉環控制制造技術

一種三相諧振循環變流器，包括用于控制循環變流器的開關頻率的閉環控制模塊，所述閉環控制模塊包括：電壓信號產生模塊，被布置為產生表示循環變流器的電壓輸出波形的電壓信號；存儲模塊，被布置為累積所述電壓輸出波形的相位部分的電壓信號值，其中所述電壓信號值基于電壓誤差信號和相同的對應相位部分的所累積的歷史電壓信號值；以及開關頻率控制模塊，被布置為基于所述電壓輸出波形的對應相位部分的所累積的電壓信號值來產生用于控制循環變流器的開關頻率的開關頻率控制信號，并基于在所產生的電壓信號與參考電壓信號之間的差來產生比例電壓信號。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及循環變流器的閉環控制。具體地，本專利技術涉及一種三相諧振循環變流器以及一種控制三相諧振循環變流器的方法，其包括比例和積分開關頻率控制。
技術介紹
許多不同產業需要用于基于三相電源供給恒定功率的電源。已經開發循環變流器以用在高效電源中，以便提供相對于傳統整流器電源和兩級電源的多個改進。循環變流器提供了高效的單級功率變換器。采用單級功率轉換的優點基于以下事實單級變換器將具有與傳統兩級整流器的各個級中的任一級的效率類似的效率(例如，96%)。換言之，來自單級變換器的損耗僅為兩級變換器的損耗的一半。該更高效率(更低損 耗)導致整流器內的部件的大小的對應減小，并由此導致耗費更低成本來生產的產品更小。由于以下原因獲得其他優點對于給定的系統功率，來自變換器的排氣熱量將更低(使功率系統設計容易)，以及可以利用比傳統兩級整流器設計顯著更少的部件來實現單級變換器的事實。本申請的申請人已經開發了一種獨特的三相諧振循環變流器配置，如PCT公開W02008/018802中所述，該PCT公開以參考的方式并入于此。本申請涉及一種用于控制三相諧振循環變流器(例如，W02008/018802中所述的類型)的改進方法(以及關聯的控制系統)。將意識到，盡管諸如在W02008/018802中所述的變換器之類的功率變換器在電信產業中特別有用，但是這些功率變換器在其他產業中也同樣適用。W02008/018802已提出可以使用基于循環變流器的所測量出的輸出電壓的比例和積分反饋元件來控制循環變流器的開關頻率。這些比例和積分反饋元件可以使得能夠調整開關頻率，從而可以相應地調節循環變流器的輸出電壓。本專利技術的實施例提供了一種用于在輸入功率信號的整個全相過程中控制三相諧振循環變流器的開關頻率的改進機制。本專利技術的目的是提供相對于現有三相諧振循環變流器的改進控制。本專利技術的進一步目的是提供在輸入功率信號的全相期間的三相諧振循環變流器的改進控制。每個目的應當使用至少向公眾提供有用選擇的目的來分離地理解。本專利技術旨在克服或者至少緩解一些或所有上述問題。
技術實現思路
應當承認，術語“包括”可以在變化的權限下歸于排他或相容的含義。出于本說明書的目的，并且除非另外指出，這些術語旨在具有相同的含義，即，它們將被視為包括直接使用參考的所列出的部件，并且還可能包括其他未指定的部件或元件。根據一個方面，本專利技術提供了一種三相諧振循環變流器，其包括用于控制循環變流器的開關頻率的閉環控制模塊，所述閉環控制模塊包括電壓信號產生模塊，被布置為產生表示循環變流器的電壓輸出波形的電壓信號；存儲模塊，被布置為累積所述電壓輸出波形的相位部分的電壓信號值，其中，所述電壓信號值基于電壓誤差信號和相同的對應相位部分的所累積的歷史電壓信號值；以及開關頻率控制模塊，被布置為基于所述電壓輸出波形的對應相位部分的所累積的電壓信號值來產生用于控制循環 變流器的開關頻率的開關頻率控制信號，并基于在所產生的電壓信號與參考電壓信號之間的差來產生比例電壓信號。根據另一方面，本專利技術提供了一種控制三相諧振循環變流器的方法，所述方法包括以下步驟產生表示循環變流器的電壓輸出波形的電壓信號；累積所述電壓輸出波形的相位部分的電壓信號值，其中，所述電壓信號值基于電壓誤差信號和相同的對應相位部分的所累積的歷史電壓信號值；以及基于所述電壓輸出波形的對應相位部分的所累積的電壓信號值來產生用于控制循環變流器的開關頻率的開關頻率控制信號，并基于在所產生的電壓信號與參考電壓信號之間的差來產生比例電壓信號。根據本專利技術的特定實施例，提供了一種用于三相諧振循環變流器的改進的控制機制。附圖說明現在將參照附圖，僅通過示例的方式描述本專利技術的實施例，在其中圖I示出了根據本專利技術的實施例的所控制的已知三相諧振循環變流器電路；圖2示出了根據本專利技術的實施例的所控制的三相諧振循環變流器的開關序列；圖3示出了根據本專利技術的實施例的控制機制的系統框圖；以及圖4示出了根據本專利技術的實施例的積分模塊的框圖。具體實施例方式第一實施例根據本專利技術的各個實施例，描述了一種用于基于循環變流器輸出電壓來產生開關頻率控制信號的方法。所描述的方法可以在三相諧振循環變流器中實現并用于控制這種循環變流器的輸出電壓。現在將參照圖I來描述循環變流器電路布置。圖I示出了以使用該第一實施例的控制方法的半橋形式的三相諧振循環變流器電路。將理解的是，本專利技術的該實施例和其他實施例還可以適用于全橋循環變流器。圖I的循環變流器包括形成半橋的雙向開關17至19和電容器20至22。開關17由M0SFET35與體二極管36的并聯同M0SFET37與體二極管38的并聯串聯構成。開關17具有四個狀態I.接通(MOSFET35 和 MOSFET37 接通)；2.關斷(M0SFET35 和 37 關斷)；3.正向二極管(M0SFET37接通，接入體二極管36)；4.反向二極管(M0SFET35接通，接入體二極管38)。類似地配置開關18和19。通過利用這四個開關狀態，可以如將描述的那樣實現全諧振開關。三相供電線23至25將三相AC電提供給半橋。循環變流器的輸出驅動由電感器26、電容器27以及變壓器29的初級線圈28構成LLC諧振電路。輸出線圈30和31經由二極管32和33以及電容器34連接，以形成半橋整流器35。電感器26和電容器27形成串聯諧振電路。為了實現低負載輸出電壓調節，可以通過對主變壓器29的磁芯造成間隙來容易地將諧振電路從簡單LC諧振電路變換為LLC諧振電路。輸出電壓控制的主要方法由可變頻率控制實現。·現在將參照圖2來描述三相諧振循環變流器的開關序列。根據該實施例，循環變流器的開關頻率是高頻。即，該實施例的開關頻率大致為IOOkHz0然而，將理解的是，作為替換，可以使用其他更低或更高的開關頻率。為了實現這些需求以實現諧振開關，始終按以下順序對晶體管排序該順序使得首先接通最大電壓量值(L)電源(mains)相位晶體管，接下來是具有中電壓量值(M)的電源相位，然后最后是具有最小電源電壓量值(S)的電源相位。以亞微秒死區時間無限地重復該排序(L、M、S、L、M、S、......)以允許諧振負載電壓換向。由于電源瞬時輸入電壓持續改變，因此電源輸入的每30度，負責驅動各個晶體管的排列邏輯反轉晶體管排列順序。圖2示出了三相電源瞬時電壓(黃、藍和紅)在單個電源周期上的變化，并且曲線圖直接下方的表示出表示六個晶體管中的每一個在12個電源30度段中的每一個期間的函數的邏輯表。“大相位(L)” 一對電流從具有最大電壓量值的電源相位流經諧振負載、變壓器并最終至整流器輸出的流動進行控制的晶體管。“中相位(M)” 一對電流從具有中等電壓量值的電源相位流經諧振負載、變壓器并最終至整流器輸出的流動進行控制的晶體管。 “小相位(S) ” 一對電流從具有最小電壓量值的電源相位流經諧振負載、變壓器并最終至整流器輸出的流動進行控制的晶體管。邏輯表中的參考Y、B和R指示了三個電源相位瞬時電壓黃、藍或紅中的哪些是所指示的相位(L、M或S)的相關電壓。該諧振開關序列導致經過晶體管和輸出整流器二極管的正弦波電流流動，使得當進行每次開關轉移時，電流已經幾乎返回至零。這降低了晶體管和輸出二極管兩者中的開關損耗，并允許使用MOSFET或IGBT開關晶體管本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·J·哈里森，K·李，T·科圖拉，Y·法米利安特，
申請(專利權)人：伊頓工業公司，
類型：
國別省市：