RU2427068C2 - Резонансный преобразователь постоянного тока и способ управления этим преобразователем - Google Patents

Резонансный преобразователь постоянного тока и способ управления этим преобразователем Download PDF

Info

Publication number
RU2427068C2
RU2427068C2 RU2008131329/07A RU2008131329A RU2427068C2 RU 2427068 C2 RU2427068 C2 RU 2427068C2 RU 2008131329/07 A RU2008131329/07 A RU 2008131329/07A RU 2008131329 A RU2008131329 A RU 2008131329A RU 2427068 C2 RU2427068 C2 RU 2427068C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse
signal
control
frequency
load
Prior art date
Application number
RU2008131329/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008131329A (ru
Inventor
Жию ЛИУ (CN)
Жию ЛИУ
Чунхуи ЖУ (CN)
Чунхуи ЖУ
Хаижоу ЖАО (CN)
Хаижоу ЖАО
Original Assignee
Эмерсон Нетворк Пауэ, Энерджи Системс, Норт Америка, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эмерсон Нетворк Пауэ, Энерджи Системс, Норт Америка, Инк. filed Critical Эмерсон Нетворк Пауэ, Энерджи Системс, Норт Америка, Инк.
Publication of RU2008131329A publication Critical patent/RU2008131329A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2427068C2 publication Critical patent/RU2427068C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/337—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
    • H02M3/3376—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4241—Arrangements for improving power factor of AC input using a resonant converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/01—Resonant DC/DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33571—Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в снижении рабочей частоты и уменьшении потерь в схеме при работе с малой нагрузкой или при отсутствии нагрузки. Выходное напряжение резонансного преобразователя постоянного тока регулируют, изменяя частоту включений входного переключающего устройства резонансного контура преобразователя, на основе сигнала обратной связи цепи нагрузки. Используется режим управления с частотной модуляцией, когда рабочая частота сети электропитания является низкой, и режим управления с помощью частотной модуляции плюс широтно-импульсной модуляции, когда рабочая частота сети электропитания является слишком высокой. Также заявлен резонансный преобразователь постоянного тока, предназначенный для осуществления заявленного способа управления. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к преобразователям систем питания постоянного тока, способу преобразования и, в частности, к резонансному преобразователю постоянного тока и к способу управления таким преобразователем.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящее время миниатюризация и высокочастотная техника определяют тенденцию развития источников электропитания. Однако увеличение частоты переключения приводит к большим потерям в переключающем устройстве, и это не может быть решено применением обычного вольтодобавочного преобразователя, тогда как резонансный преобразователь может должным образом решить эту проблему. Возьмем, как пример, резонансный преобразователь напряжения постоянного тока, который основан на резонансном способе преобразования. Поскольку резонансный элемент работает в синусоидальном режиме резонанса, переключение напряжения через переключающее устройство является естественной коммутацией при нулевом токе, реализуя, таким образом, переключение при нуле напряжения и обеспечивая очень малые потери электроэнергии. В этой топологии обычно используется способ частотно-импульсной модуляции (ЧИМ), стабилизируя выходное напряжение и изменяя рабочую частоту.
На фиг.1 представлена принципиальная схема полумоста резонансного преобразователя напряжения постоянного тока серии SRC. Когда резонансный контур управляется по способу ЧИМ, два переключающих устройства S1 и S2 соединены комплиментарно и симметрично и соответственно включены на 50% цикла переключения (что является идеальным значением, и должен быть немного меньше 50% с учетом наличия мертвой зоны). Соотношение между усилением выходного напряжения источника питания М и рабочей частотой f дается выражением
Figure 00000001
в котором V0 и Vin - выходное и входное напряжения, соответственно, f - рабочая частота
Figure 00000002
Figure 00000003
fr - резонансная частота, Lr - резонансная индуктивность, Cr - резонансная емкость и Ро - выходная мощность.
Как можно видеть из формулы (1), когда рабочая частота f выше резонансной частоты, то чем выше рабочая частота, тем ниже повышение напряжения М. Аналогичным образом, когда рабочая частота f меньше резонансной частоты, чем ниже рабочая частота, тем меньше увеличение напряжения М. Кривая соотношения топологии последовательного резонанса управляющей частоты f и выходного напряжением V0 показана на фиг.2. Основная проблема при использовании последовательного резонансного преобразователя состоит в том, что выходное напряжение трудно стабилизировать в условиях небольшой нагрузки или без нагрузки. Когда управляющая частота больше резонансной частоты fr, выходное напряжение последовательной резонансной топологии уменьшается по мере увеличения управляющей частоты, и выходное напряжение имеет тенденцию сглаживания, когда нагрузка уменьшается. Следовательно, рабочая частота должна увеличиться на достаточно большую величину, чтобы стабилизировать напряжение. Однако слишком широкий диапазон рабочей частоты связан с трудностью оптимизации магнитного устройства, и чем выше рабочая частота, тем больше потерь в схеме. Кроме того, когда нагрузка близка к нулю, выходное напряжение может повыситься вместо снижения, приводя, таким образом, к невозможности управления отрицательной обратной связью. Соответственно, в области промышленного электропитания кое-кто использует фиксированную нагрузку на выходном конце, чтобы стабилизировать выходное напряжение при условии малой и нулевой нагрузки.
Однако это может увеличить потери при нулевой нагрузке и снизить КПД системы электропитания.
В результате чисто импульсное регулирование частоты приводит к чрезмерному расширению диапазона рабочей частоты, даже к выходу оборудования из строя, и затрудняет оптимизацию магнитного устройства и создает большие потери в схеме, а также затрудняет проектирование системы с регулируемой обратной связью. Следовательно, простое частотно-модулированное управление не может удовлетворить потребность в стабилизации напряжения в условиях малой или нулевой нагрузки.
Недостаток способа частотно-модулированного режима управления в связи с полумостовой последовательной резонансной схемой напряжений мостика, и случай полномостовой последовательной резонансной схемой аналогичен случаю полумостовой последовательной резонансной схемой. В теории схем частотно-модулированного резонанса описываются подобные проблемы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание способа управления резонансным преобразователем постоянного тока и устройства для реализации этого способа с устранением недостатков известных технических решений, заключающихся в том, что если используется управление по переменной частоте, когда нагрузка является небольшой или нулевой, трудно оптимизировать магнитный элемент, и потери в схеме очень большие. Чтобы достичь этой цели, настоящее изобретение представляет собой способ управления резонансным преобразователем постоянного тока, в котором выходное напряжение регулируется, изменяя частоту включения входного переключающего устройства резонансного преобразователя, и расширяет диапазон выходного напряжения резонансной схемы, регулируя коэффициент заполнения переключающего устройства (устройств) на основе сигнала обратной связи цепи нагрузки.
Входное переключающее устройство (устройства) резонансной схемы может управляться управляющим импульсом через цепь управления, при этом формирование управляющего импульса содержит следующие стадии:
(1) получение сигнала обратной связи из цепи нагрузки;
(2) определение, работает ли устройство в режиме малой нагрузки или нулевой нагрузки, на основании сигнала обратной связи; и
(3) использование импульсного сигнала, в котором частота и коэффициент заполнения изменяются в зависимости от сигнала обратной связи, в качестве управляющего импульса цепи управления, если источник нагрузки работает в режиме малой или нулевой нагрузки с тем, чтобы резонансный контур работал в комбинированном режиме управления широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и частотно-импульсной модуляцией (ЧИМ); в другом случае используется импульсный сигнал, в котором коэффициент заполнения является постоянной величиной, а частота изменяется в зависимости от сигнала обратной связи как управляющий импульс цепи управления, чтобы получить резонансный контур, работающий в режиме управления ЧИМ.
Стадия (1) может дополнительно включать следующие стадии: (1а) отбор напряжения обратной связи из цепи нагрузки и (1b), создание напряжения обратной связи с компенсацией обратной связи, чтобы получить сигнал обратной связи.
Выбор управления ЧИМ и управления ЧИМ+ШИМ в вышеописанном режиме управления предпочтительно достигается следующим образом: на стадии (2) после процесса обработки сигнала обратной связи получают частотно-импульсный управляющий сигнал и широтно-импульсный модулирующий сигнал; при этом процесс обработки широтно-импульсного модулирующего сигнала включает сравнение с опорным сигналом 1, чтобы определить, работает ли источник нагрузки в режиме малой или нулевой нагрузки, в которой опорный сигнал 1 определяется в соответствии с электрической характеристикой нагрузки; на стадии (3) формируется управляющий импульс, регулируемый как частотно-импульсным управляющим сигналом, так и широтно-импульсным модулирующим сигналом, когда источник нагрузки работает в режиме малой или нулевой нагрузки; в другом случае формируется управляющий импульс, регулируемый только частотно-импульсным управляющим сигналом, при котором коэффициент заполнения является постоянной величиной.
Вышеупомянутый способ может дополнительно содержать выбор управления только с помощью широтно-импульсной модуляции:
на стадии (2) процесс обработки частотно-импульсным управляющим сигналом включает сравнение с опорным сигналом 2 для определения, работает ли источник нагрузки в режиме, приблизительно соответствующем отсутствию нагрузки, в которой опорный сигнал 2, определяется в соответствии с электрической характеристикой нагрузки, и опорный сигнал 2 удовлетворяет заданному условию, и, если на основании опорного сигнала 2 определено, что источник нагрузки работает в режиме, приблизительно соответствующем нулевой нагрузке, должно быть определено, что источник нагрузки работает при малой нагрузке или в режиме нулевой нагрузки на основании опорного сигнала 1;
на стадии (3), когда источник нагрузки работает в режиме, приблизительно соответствующем нулевой нагрузке, формируется управляющий импульс, регулируемый только широтно-импульсным модулирующим сигналом, при котором частота является постоянной величиной.
Цели настоящего изобретения достигаются, используя резонансный преобразователь постоянного тока, содержащий:
цепь управления и резонансный контур, при этом цепь управления управляет входным переключающим устройством (устройствами), резонансный контур управляется управляющим импульсом и передает преобразованное напряжение в цепь нагрузки под управлением схемы управления, и компенсационный регулятор с отрицательной обратной связью с коррекцией напряжения обратной связи, выбираемой из цепи нагрузки, чтобы получить сигнал обратной связи; и
дискриминатор для определения режима нагрузки цепи источника нагрузки, путем ввода сигнала обратной связи и сигнала модуляции запускающего импульса;
генератор управляющих импульсов для формирования и модулирования управляющего импульса на основе
входного сигнала модулирования управляющего импульса; если источник нагрузки работает в режиме малой или нулевой нагрузки, при этом коэффициент заполнения сформированного управляющего импульса регулируется в зависимости от изменения сигнала обратной связи; в другом случае, коэффициент заполнения сформированного управляющего импульса является постоянной величиной, а частота выходного управляющего импульса изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи.
В альтернативном варианте управления ЧИМ и ЧИМ+ШИМ резонансного преобразователя постоянного тока используются два отдельных модуля цепи формирования управляющего сигнала: генератор управляющих импульсов содержит частотно-импульсную цепь управления и широтно-импульсную цепь модуляции; если дискриминатор определит, что источник нагрузки работает в режиме малой или нулевой нагрузки, частотно-импульсная цепь управления плюс широтно-импульсная цепь управления получают сигнал модуляции управляющего импульса, по которому частота и коэффициент заполнения нагрузки изменяются в зависимости от изменения сигнала обратной связи; в другом случае частотно-импульсная цепь управления получает сигнал модулирования управляющего импульса, который регулирует выход управляющего импульса, коэффициент заполнения является постоянной величиной, а частота изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи.
В другом альтернативном варианте выполнения цепей управления ЧИМ и ЧИМ+ШИМ указанного резонансного преобразователя постоянного тока может быть использован только модуль формирования управляющего сигнала, который содержит: дискриминатор, включающий операционную цепь 1 и операционную цепь 2, в котором операционная цепь 1 выдает опорный сигнал 1, и при этом сигнал модулирования управляющего импульса включает частотно-импульсный управляющий сигнал и широтно-импульсный модулирующий сигнал, причем сигнал обратной связи выдается на выходе как широтно-импульсный модулирующий сигнал после обработки операционной цепью и после его сравнения с опорным сигналом 1; сигнал обратной связи выдается на выходе как частотно-импульсный управляющий сигнал после его обработки операционной цепью 2; в этом варианте опорный сигнал 1 определяется в соответствии с электрической характеристикой нагрузки, когда источник нагрузки работает в режиме малой или нулевой нагрузки; выданный широтно-импульсный модулирующий сигнал изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи; в другом случае, этот сигнал имеет постоянную величину; генератор управляющих импульсов содержит частотно-импульсную цепь управления и широтно-импульсную цепь модуляции, в которой частотно-импульсная цепь управления формирует импульс переменной частоты, частота которого регулируется сигналом частотно-импульсной цепи управления, и широтно-импульсная цепь модуляции выдает на выходе управляющий импульс после того, как широтно-импульсная модуляция импульса переменной частоты осуществлена широтно-импульсным модулирующим сигналом.
Цепь широтно-импульсной модуляции может выдавать управляющий импульс после сравнения и объединения с широтно-импульсным модулирующим сигналом переменной частоты.
Также допустимо, чтобы импульс переменной частоты был бы введен в синхронизированный вывод цепи широтно-импульсной модуляции, и цепь широтно-импульсной модуляции выполняет широтно-импульсную модуляцию введенного импульса переменной частоты широтно-импульсным модулирующим сигналом и затем выдает управляющий импульс.
Чтобы обеспечить простое ШИМ-управление в режиме, который приблизительно соответствует режиму нулевой нагрузки, предпочтительно, чтобы операционная цепь 2 получила бы опорный сигнал 2; сигнал обратной связи формируется и сравнивается с опорным сигналом 2 операционной цепи 2, чтобы получить частотно-импульсный управляющий сигнал; опорный сигнал 2 определяется в соответствии с электрической характеристикой нагрузки так, что выданный частотно-импульсный управляющий сигнал является постоянной величиной, когда источник нагрузки работает в режиме, который приблизительно соответствует режиму нулевой нагрузки; в другом случае этот сигнал изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи; при этом опорный сигнал 2 является удовлетворительным, если определено, что источник нагрузки работает в режиме, приблизительно соответствующем нулевой нагрузке на основе опорного сигнала 2, при этом нужно убедиться, что источник нагрузки работает при малой нагрузке или в режиме нулевой нагрузки на основе опорного сигнала 1. В частотно-импульсной цепи может быть использована конструкция, содержащая генератор, управляемый напряжением, и генератор треугольных импульсов, соединенные последовательно; при этом частотно-импульсный управляющий сигнал вводится в генератор управляемый напряжением и регулирует его частоту, а генератор треугольных импульсов выдает импульс, частота которого также регулируется. Техническое решение по настоящему изобретению имеет следующие преимущества:
(1) Режим управления ШИМ используется в способе управления резонансным преобразователем постоянного тока, обеспечивая два режима управления: ЧИМ и ЧИМ + ШИМ. Таким образом, способ управления ЧИМ используется, когда источник нагрузки работает в режиме относительно малой или нулевой нагрузки, а способ управления ЧИМ+ШИМ используется, когда источник нагрузки работает при высокой нагрузке. При этом частота может быть зафиксирована, когда в режиме управления ШИМ частота еще выше. Следовательно, проблема резонансного преобразователя решена, т.е. проблема, связанная с потерями в схеме при слишком высокой рабочей частоте в случае малой и нулевой нагрузки, повышая, таким образом, способность регулирования выходного напряжения резонансного контура и эффективно расширяя диапазон выходного напряжения.
(2) Два режима управления ЧИМ и ЧИМ+ШИМ логистически выборочно параллельны, и могут быть реализованы, выбирая режим, при котором частотно-импульсная цепь управления и цепь широтно-импульсной модуляции соединены последовательно. Предпочтительная схема устраняет необходимость использования многих логических элементов и многоканальных регуляторов компенсации отрицательной обратной связи, и, таким образом, она является оптимальной. Кроме того, переключение одного режима управления на другой происходит плавно, и надежность и динамическая характеристика этих двух режимов являются очень высокими.
Настоящее изобретение применимо к измененной топологии резонансного контура, такой как, полномостовой последовательный или параллельный резонансный контур, соединение по протоколу LLC и так далее, что имеет большое значение в области техники электропитания.
Настоящее изобретение будет далее описано более подробно со ссылками на сопровождающие чертежи и примеры воплощения изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - принципиальная схема известного полумостового последовательного преобразователя напряжения.
Фиг.2 - характеристики устройства фиг.1, работающего в режиме управления ЧИМ.
Фиг.3 - схема сравнения, иллюстрирующая выходные характеристики схемы фиг.1, которая управляется по способу управления согласно настоящему изобретению.
Фиг.4 - функциональная блок-схема преобразователя постоянного тока согласно настоящему изобретению.
Фиг.5 - подробная блок-схема цепи, ограниченной штриховой линией на фиг.4.
Фиг.6 показывает взаимосвязь кривых сигнала обратной связи преобразователя постоянного тока фигуры 4 в зависимости от частоты и коэффициента заполнения.
Фиг.7 - график формы волны управляющего импульса.
Фиг.8 - другая функциональная блок-схема преобразователя постоянного тока по настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предлагается способ управления резонансным преобразователем постоянного тока, в котором выходное напряжение регулируется путем изменения частоты переключения входного переключающего устройства в резонансном контуре, при этом скорость переключения переключающего устройства регулируется в зависимости от сигнала обратной связи от цепи источника нагрузки с целью расширения диапазона выходного напряжения резонансного контура.
В качестве примера возьмем половину последовательной полумостового резонансного контура фиг.1, и кривые, А1-А3 на фиг.3, которые показывают характеристики выходного напряжения V0 как функцию частоты f схемы, когда она управляется только в режиме ЧИМ при различных условиях нагрузки, при которой коэффициент заполнения импульса составляет 50%. Можно видеть, что в процессе снижения нагрузки, кривая V0 стремиться превратиться в плоскость, и трудно обеспечить стабилизацию, увеличивая рабочую частоту. Кривые В1-В2>В3 на фиг.3 показывают характеристику выходного напряжения V0 как функцию отношения D и частоты f, когда частота переключения кривых А1~А3 выше частоты fa, после того как схема в режиме управления ЧИМ переключена в режим ШИМ и, таким образом, находится в комбинированном режиме управления, в котором коэффициент заполнения D снижается от 50% до 0. Как можно видеть по кривым B1, B2 и В3, выходное напряжение начинает падать, когда частота управления достигает величины fa, и быстро уменьшается до 0 при частоте управления fb, после использования управления в режиме ЧИМ + ШИМ. По сравнению с режимом управления ЧИМ выходные характеристики значительно улучшаются.
Входное переключающее устройство резонансного контура управляется управляющим импульсом через цепь управления и, таким образом, переключение из режима ЧИМ в режим ЧИМ + ШИМ осуществляется путем изменения управляющего импульса. Переключение режимов управления зависит непосредственно от условий нагрузки, благодаря чему управляющий импульс может быть получен следующим образом:
(1) получение сигнала обратной связи из цепи источника нагрузки, при этом сигнал обратной связи компенсируется импульсным напряжением отрицательной обратной связи из цепи источника нагрузки;
(2) определение рабочих условий нагрузки, на основании сигнала обратной связи, получая сигнал обратной связи и сравнивая его с опорным сигналом, т.е. сигнал обратной связи обрабатывается, чтобы получить частотно-импульсный управляющий сигнал и широтно-импульсный модулирующий сигнал. Обработка (или вычисление) широтно-импульсного модулирующего сигнала включает следующие операции: сравнение сигнала обратной связи с предопределенным опорным сигналом 1 после масштабирования (сложения или вычитания) сигнала обратной связи; и, если эта величина меньше величины опорного сигнала 1 (или выше этой величины в зависимости от логических характеристик схемы, предполагается, что сигнал обратной связи пропорционален напряжению нагрузки, т.е. чем меньше сигнал обратной связи, тем меньше нагрузка), используя обработанный сигнал обратной связи непосредственно как широтно-импульсный модулирующий сигнал; в другом случае, используя постоянной опорный сигнала 1 как широтно-импульсный модулирующий сигнал. При этом широтно-импульсный модулирующий сигнал является постоянным, что соответствует простому режиму управления ЧИМ. Опорный сигнал 1 определяется в соответствии с электрическими характеристиками нагрузки, так что результаты сравнения и стадии определения, которые были выполнены на основе опорного сигнала 1, правильно определяют, работает ли источник нагрузки в условиях малой нагрузки. Действие частотно-импульсного управляющего сигнала может протекать двумя путями. Один путь состоит в применении к сигналу обратной связи таких операций как вычисление, сложение или вычитание и т.д., и последующий вывод непосредственно обработанного сигнала в виде частотно-импульсного управляющего сигнала, который всегда изменяется в зависимости от сигнала обратной связи, и, таким образом, резонансный контур всегда работает в режиме управления ЧИМ. Другой путь аналогичен действиям с широтно-импульсным модулирующим сигналом с последующим сравнением результата таких действий, как вычисление, вычитание или сложение с предопределенным опорным сигналом 2, и если амплитуда выше амплитуды опорного сигнала 2 (или ниже амплитуды опорного сигнала в зависимости от логических характеристик схемы, то предполагается, что сигнал обратной связи пропорционален напряжению нагрузки, т.е. чем ниже сигнал обратной связи, тем меньше нагрузка), затем рабочий сигнал обратной связи выводится непосредственно как частотно-импульсный управляющий сигнал; в другом случае, выводится постоянной опорный сигнала 2, как частотно-импульсный управляющий сигнал. При этом частотно-импульсный управляющий сигнал является постоянным, что соответствует простому режиму управления ШИМ. Точно так же, опорный сигнал 2 должен быть определен в соответствии с электрическими характеристиками нагрузки с тем, чтобы результаты сравнения и стадия определения, которые были выполнены на основе опорного сигнала 2, правильно бы отражали, работает ли источник нагрузки в условиях нулевой нагрузки. Дополнительно, чтобы плавно перейти от управления ЧИМ к управлению ЧИМ + ШИМ и к управлению ШИМ, если источник нагрузки настроен на работу приблизительно в условиях нулевой нагрузки на основе опорного сигнала 2, на основании опорного сигнала 1 может быть определено, что источник нагрузки должен работать в условиях малой нагрузки, определяя, таким образом, что, по меньшей мере, один широтно-импульсный модулирующий сигнал и частотно-импульсный управляющий сигнал в любом случае изменяются в зависимости от сигнала обратной связи;
(3) на основе результата определения на стадии (2), если источник нагрузки не работает в условиях малой нагрузки, широтно-импульсный модулирующий сигнал стабилизируется опорным сигналом 1, и частотно-импульсный управляющий сигнал изменяется в зависимости от сигнала обратной связи, таким образом, что под управлением этих двух сигналов коэффициент заполнения сформированного управляющего импульса является постоянной величиной, и частота сформированного управляющего импульса изменяется в зависимости от сигнала обратной связи, и при этом резонансный контур работает в режиме управления ЧИМ; если источник нагрузки работает в условиях малой нагрузки, оба, широтно-импульсный модулирующий сигнал и частотно-импульсный управляющий сигнал, изменяются в зависимости от сигнала обратной связи, благодаря чему при управлении этими двумя сигналами, как частота, так и коэффициент заполнения сформированного управляющего импульса, изменяются в зависимости от сигнала обратной связи и регулируются обычным образом, тогда как резонансный контур работает в режиме управления ЧИМ + ШИМ; если источник нагрузки работает в условиях приблизительно нулевой нагрузки, широтно-импульсный модулирующий сигнал изменяется в зависимости от сигнала обратной связи, и частотно-импульсный управляющий сигнал стабилизируется опорным сигналом 2, и, таким образом, при управлении этими двумя сигналами частота сформированного управляющего импульса является постоянной величиной, и коэффициент заполнения сформированного управляющего импульса изменяется в зависимости от сигнала обратной связи, тогда как резонансный контур работает в режиме управления ШИМ.
Резонансный преобразователь постоянного тока, в котором используется указанный способ управления, будет далее описан со ссылками на фиг.4 и 5. Резонансный преобразователь постоянного тока содержит цепь управления и резонансный контур. Входное переключающее устройство резонансного контура регулируется цепью управления, формирующей входной управляющий импульс, причем резонансный контур подает преобразованное напряжение в цепь источника нагрузки под управлением цепи управления; и
регулятор компенсации отрицательной обратной связи, сформированный на базе ПИ-регулятора, который осуществляет компенсацию отрицательной обратной связи по напряжению обратной связи, отобранной из цепи источника нагрузки, и заданного напряжения, чтобы получить сигнал обратной связи. Резонансный преобразователь постоянного тока дополнительно содержит дискриминатор, который включает операционную цепь 1 и операционную цепь 2, в котором операционную цепь 1 выдает опорный сигнал 1 и опорный сигнал 2, при этом сигнал обратной связи действует вместе с опорной схемой 1, и после его сравнения с опорным сигналом 1 выдается как широтно-импульсный модулирующий сигнал; сигнал обратной связи действует вместе с опорной схемой 2, и после его сравнения с опорным сигналом 2 выдается как частотно-импульсный управляющий сигнал; при этом и опорный сигнал 1 и опорный сигнал 2 определяются электрической характеристикой нагрузки, и принципы их настройки соответствуют вышеописанному способу управления, и, таким образом, не будут далее описываться подробно. Когда источник нагрузки работает в режиме почти нулевой нагрузки, дискриминатор выдает постоянный частотно-импульсный управляющий сигнал (т.е. опорный сигнал 2), и широтно-импульсный модулирующий сигнал, который изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи. Когда источник нагрузки работает в режиме малой нагрузки, дискриминатор выдает частотно-импульсный управляющий сигнал, который изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи, и постоянный широтно-импульсный модулирующий сигнал (т.е. опорный сигнал 1). Резонансный преобразователь постоянного тока дополнительно содержит генератор управляющих импульсов, который содержит частотно-импульсную цепь управления и широтно-импульсную цепь модуляции. Частотно-импульсная цепь управления включает генератор, управляемый напряжением, и генератор треугольных импульсов, соединенные последовательно. Цепь широтно-импульсной модуляции представляет собой цепь формирования широтно-импульсных модулирующих импульсов. Частотно-импульсный управляющий сигнал вводится в управляемый напряжением генератор, чтобы регулировать его частоту. Генератор, управляемый напряжением преобразует сигнал напряжения частотно-импульсного управляющего сигнала в прямоугольный импульсный сигнал переменной выходной частоты. Генератор треугольных импульсов получает прямоугольный импульсный сигнал переменной частоты и формирует треугольный сигнал переменной частоты и подает его на синхронизированный вывод формирователя ШИМ. Формирователь ШИМ выполняет широтно-импульсную модуляцию введенного треугольного сигнала переменной частоты в соответствии с широтно-импульсным модулирующим сигналом Vcomp, полученным с выхода компенсатора, и затем выдает управляющий импульс. Когда Vcomp является постоянной величиной опорного сигнала 1, коэффициент заполнения управляющего импульса не изменяется, и изменяется только частота, т.е. мы входим в режим управления ЧИМ. Когда изменяются и Vcomp частотно-импульсный сигнал управления, коэффициент заполнения управляющего импульса и частота изменяются одновременно, т.е. мы входим в режим управления ЧИМ + ШИМ. Когда частотно-импульсный управляющий сигнал является постоянной величиной выходного опорного сигнала 2, частота управляющего импульса, не изменяется, и изменяется только коэффициент заполнения, т.е. мы входим в режим управления ШИМ.
Как правило, опорный сигнал 1 имеет пиковое значение, которое является половиной пикового значения волны в виде последовательности треугольных импульсов. Таким образом, в режиме управления ЧИМ коэффициент заполнения сформированного управляющего импульса составляет 50%. Конечно, в зависимости от конкретных потребностей, режим управления ШИМ может быть снят, и, таким образом, выходная частота управляющего импульса всегда зависит от сигнала обратной связи, что означает, что опорный сигнал 2 установлен равным 0. Модули, которые реализуют функцию цепи регулирования частоты импульса и цепь широтно-импульсной модуляции обычно объединяются в одной микросхеме. Могут быть различные соотношения схем в соответствии с внутренними функциональными структурами микросхемы, например, цепь широтно-импульсной модуляции может сравнивать и синтезировать широтно-импульсный модулирующий сигнал переменной частоты Vcom в последовательность треугольных импульсов переменной частоты в виде управляющего импульса. В целом, частотно-импульсная цепь управления и цепь широтно-импульсной модуляции всегда работают последовательно, т.е. частотно-импульсная цепь управления формирует импульсный сигнал и регулирует его частоту, а цепь широтно-импульсной модуляции дополнительно определяет коэффициент заполнения импульсного сигнала.
На фиг.6 показана функциональная взаимосвязь между сигналом обратной связи VT, полученным от регулятора компенсации отрицательной обратной связи резонансного преобразователя постоянного тока и рабочей частотой f, и между Vf и выходным напряжением V резонансного контура, в которой горизонтальная ось представляет собой сигнал обратной связи Vf, полученный от регулятора компенсации отрицательной обратной связи при условии, что максимальное выходное напряжение регулятора компенсации отрицательной обратной связи составляет 12 V. Рабочее состояние указанного резонансного преобразователя постоянного тока описывается следующим образом:
1. Когда сигнал обратной связи изменяется от а до b, ведущая частота не изменяется, т.е. f=fmax, и коэффициент заполнения изменяется от 0% до D0%, при этом выход V резонансного контура изменяется от 0 до V1, и рабочий режим представляет собой режим управления ШИМ.
2. Когда сигнал обратной связи изменяется от b до с, ведущая частота изменяется вместе с изменением коэффициента заполнения. Коэффициент заполнения изменяется от D0% до 50% полной ширины импульса (не включая мертвую зону), вызывая непрерывное увеличение выходного напряжения. В то же время, задающая частота уменьшается от fmax до ТО, и это изменение также вызывают увеличение выходного напряжения. Когда напряжение замкнутого контура приближается к b, коэффициент заполнения достигает максимальной величины 50%, и выходное напряжение увеличивается до V2, при этом рабочий режим представляет собой режим управления ЧИМ + ШИМ.
3. Когда сигнал обратной связи изменяется от b до 12 V, коэффициент заполнения не изменяется, задающая частота уменьшается от ТО до fmin, и выходное напряжение непрерывно повышается. Когда f=fmin, выходное напряжение достигает максимального значения V3, и рабочий режим представляет собой режим управления ЧИМ.
Из фиг.6 можно видеть, что когда сигнал обратной связи увеличивается, выходное напряжение повышается и, таким образом, осуществляется регулирование с обратной связью. На фиг.6 позиция с определяет опорный сигнал 1 операционной цепи 1 и с также определяет опорный сигнал 2 операционной цепи 2. Когда система управления не включает только режим управления ШИМ, b=0.
На фиг.7 показана форма волны управляющего импульса при различных способах управления. Волна А представляет вид управляющего импульса с 50% коэффициентом заполнения при управлении ЧИМ, и волна В представляет вид импульса при управлении ЧИМ + ШИМ. Коэффициент заполнения и частота управляющего импульса изменяются в зависимости от выходного напряжения до тех пор, пока коэффициент заполнения не становится нулевым.
В вышеописанном резонансном преобразователе постоянного тока используется частотно-импульсная цепь управления и цепь широтно-импульсной модуляции, которые последовательно осуществляют альтернативное управление ЧИМ и управление ЧИМ + ШИМ. Это же может быть осуществлено при использовании другой альтернативной схемы. Как показано на фиг.8, частотно-импульсная схема регулирования частоты, и импульсное регулирование частоты плюс широтно-импульсная цепь модуляции основаны на двух цепях формирования управляющего сигнала, которые независимы друг от друга. Дискриминатор альтернативно управляет одной из них в зависимости от нагрузки, выдавая соответствующий управляющий импульс в соответствии с потребностями управления по настоящему изобретению, т.е. если дискриминатор определяет, что источник нагрузки работает в режиме малой нагрузки или в режиме нулевой нагрузки, сигнал модуляции управляющего импульса выдается в цепь частотно-импульсного регулирования частоты плюс широтно-импульсная цепь модуляции, чтобы управлять управляющим импульсом, которым регулируются выходная частота и коэффициент заполнения в зависимости от изменения сигнала обратной связи. В другом случае, частотно-импульсная цепь управления получает сигнал управления модулирующим импульсом на выходе, коэффициент заполнения которого является постоянной величиной, а частота изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи. Это альтернативное воплощение может также достичь цели настоящего изобретения, но является более сложным. В заявленном способе величины опорного сигнала определяют время переключения режима управления. Что касается выбора точек переключения, то большинство резонансных цепей основано на определении режима нагрузки, в частности области малой нагрузки, нулевой нагрузки или почти нулевой нагрузки, поскольку управляющая способность ЧИМ в этих областях слабее. В частности, для некоторых цепей, таких как цепи низкого напряжения и большого тока, вышеупомянутый способ не только используется при "малой нагрузке" в обычном смысле (поскольку в этой схеме, "малая нагрузка" в нормального смысле не может полностью покрыть участки, на которых выходная характеристика изменяется). Вместе с тем точки переключения могут быть определены по общей оценке выходной характеристики цепи, т.е. по величине опорного сигнала с тем, чтобы режим управления ШИМ мог бы использоваться в областях, где управляющая способность ЧИМ становится более слабой, чтобы улучшить или усилить функцию управления ЧИМ. Соответственно, понятие "малой нагрузки" в настоящем изобретении должно быть понято как режим нагрузки, в котором управляющая способность ЧИМ становится более слабой и ограниченной не только в режиме нагрузки "малого тока и напряжения". Режим управления по настоящему изобретению принят для схемы, в которой используется принцип резонанса, включая резонанс напряжений, параллельный резонанс, последовательно-параллельный резонанс и т.д. Топология схемы может быть построена в виде полного моста и/или полумоста и так далее. Когда рабочая частота резонансного контура является низкой, преобразователь работает в частотно-импульсном режиме управления, и когда рабочая частота выше, преобразователь работает с частотным управлением плюс широтно-импульсный режим модуляции, избегая, таким образом, высокой частоты переключения в условиях нулевой или высокой нагрузки и стабилизируя выходное напряжение в условиях малой нагрузки. Настоящее изобретение может быть осуществлено по простой схеме. Схемы могут плавно переключаться между режимами при различных способах управления, что гарантирует надежность схемы.
Частотно-импульсная цепь управления плюс широтно-импульсная модуляция, частотно-импульсное управление и цепи дискриминатора в настоящем изобретении могут быть осуществлены аппаратными и/или программными средствами, программируемыми по способу управления настоящего изобретения. Это ясно специалистам в данной области техники после чтения данного описания.

Claims (10)

1. Способ управления резонансным преобразователем постоянного тока, в котором выходное напряжение регулируется, изменяя частоту включений входного переключающего устройства резонансного контура преобразователя, отличающийся дополнительным регулированием частоты включений переключающего устройства на основе сигнала обратной связи из цепи нагрузки, чтобы расширить диапазон выходного напряжения резонансного контура, причем входные переключающие устройства резонансного контура управляются управляющим импульсом через цепь управления, при этом формирование управляющего импульса осуществляется в процессе выполнения следующих стадий: (1) получение сигнала обратной связи из цепи нагрузки; (2) определение, работает ли источник нагрузки в режиме малой нагрузки или нулевой нагрузки на основе сигнала обратной связи; и (3) использование импульсного сигнала, в котором частота и коэффициент заполнения регулируются по изменению сигнала обратной связи в виде управляющего импульса цепи управления, если источник нагрузки работает в режиме малой нагрузки или нулевой нагрузки с тем, чтобы резонансный контур работал в комбинированном режиме управления с широтно-импульсной модуляцией и частотно-импульсной модуляцией; в другом случае используется импульсный сигнал, коэффициент заполнения которого является постоянной величиной, а частота изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи как управляющего импульса цепи управления, чтобы получить резонансный контур, работающий в режиме управления с частотно-импульсной модуляцией.
2. Способ управления резонансным преобразователем постоянного тока по п.1, отличающийся тем, что стадия (1) содержит (1а) отбор напряжения обратной связи из цепи нагрузки и (1b) подачу напряжения обратной связи в устройство компенсации отрицательной обратной связи, чтобы получить сигнал обратной связи.
3. Способ управления резонансным преобразователем постоянного тока по п.2, отличающийся тем, что на стадии (2) частотно-импульсный управляющий сигнал и широтно-импульсный модулирующий сигнал формируются в результате процесса обработки сигнала обратной связи; при этом процесс обработки широтно-импульсного модулирующего сигнала содержит сравнение с опорным сигналом 1, чтобы определить, работает ли источник нагрузки в режиме малой нагрузки или нулевой нагрузки, и опорный сигнал 1 определяется в соответствии с электрической характеристикой нагрузки; на стадии (3) управляющий импульс регулируется как частотно-импульсным управляющим сигналом, так и широтно-импульсным модулирующим сигналом, причем этот сигнал формируется, когда источник нагрузки работает в режиме малой нагрузки или нулевой нагрузки; в другом случае формируется только управляющий импульс, коэффициент заполнения которого является постоянной величиной и регулирование осуществляется частотно-импульсным управляющим сигналом.
4. Способ управления резонансным преобразователем постоянного тока по п.3, отличающийся тем, что на стадии (2) процесс обработки частотно-импульсного управляющего сигнала включает сравнение с опорным сигналом 2, чтобы определить, работает ли источник нагрузки в режиме, приблизительно соответствующем нулевой нагрузке, причем опорный сигнал 2 определяется по электрической характеристике нагрузки, и опорный сигнал 2 отвечает заданным условиям, если определено, что источник нагрузки работает в режиме, приблизительно соответствующем нулевой нагрузке на основе опорного сигнала 2, и на основе опорного сигнала 1 должно быть определено, что источник нагрузки работает в режиме малой нагрузки или нулевой нагрузки; на стадии (3), когда источник нагрузки работает в режиме, приблизительно соответствующем нулевой нагрузке, формируется только управляющий импульс, который имеет постоянную частоту и регулируется широтно-импульсным модулирующим сигналом.
5. Резонансный преобразователь постоянного тока, содержащий цепь управления и резонансный контур, при этом управляющая цепь управляет входным переключающим устройством или устройствами резонансного контура на основе входного управляющего импульса; резонансный контур обеспечивает подачу преобразованного напряжения в цепь нагрузки под управлением цепи управления, отличающийся тем, что дополнительно содержит регулятор компенсации отрицательной обратной связи, используемый для выполнения операции компенсации отрицательной обратной связи напряжения обратной связи, отбираемого из цепи нагрузки, чтобы получить сигнал обратной связи; дискриминатор для определения режима нагрузки цепи нагрузки путем ввода сигнала обратной связи и вывода сигнала модуляции управляющего импульса; и генератор управляющих импульсов для формирования и вывода управляющего импульса на основе введенного сигнала модуляции управляющего импульса, в котором, если источник нагрузки работает в режиме малой нагрузки или нулевой нагрузки, формируется управляющий импульс, частота и коэффициент заполнения которого регулируются в зависимости от изменения сигнала обратной связи; в другом случае формируется управляющий импульс, коэффициент заполнения которого является постоянной величиной, а частота изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи, частотно-импульсную цепь управления и частотно-импульсную цепь управления плюс широтно-импульсную цепь модуляции; если дискриминатор определит, что источник нагрузки работает в режиме малой нагрузки или нулевой нагрузки, частотно-импульсная цепь управления плюс широтно-импульсную цепь модуляции регулируются сигналом модуляции управляющего импульса для получения выходного управляющего импульса, частота и коэффициент заполнения которого изменяются в зависимости от изменения сигнала обратной связи; в другом случае частотно-импульсная цепь управления получает сигнал модуляции управляющего импульса, коэффициент заполнения которого является постоянной величиной, а частота изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи.
6. Резонансный преобразователь постоянного тока по п.5, отличающийся тем, что дискриминатор содержит операционную цепь (1) и операционную цепь (2), в которой операционная цепь (1) получает опорный сигнал 1, при этом сигнал модуляции управляющего импульса содержит частотно-импульсный управляющий сигнал и широтно-импульсный модулирующий сигнал; сигнал обратной связи выдается на выходе как широтно-импульсный модулирующий сигнал после обработки и сравнения с опорным сигналом 1 операционной цепью (1); сигнал обратной связи выдается на выходе как частотно-импульсный управляющий сигнал после обработки операционной цепью (2); в котором опорный сигнал 1 определяется в соответствии с электрической характеристикой нагрузки, и если источник нагрузки работает в режиме малой нагрузки или нулевой нагрузки, выданный широтно-импульсный модулирующий сигнал изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи; в другом случае, этот сигнал является постоянной величиной; генератор управляющих импульсов содержит частотно-импульсную цепь управления и широтно-импульсную цепь модуляции, в котором частотно-импульсная цепь управления формирует импульс переменной частоты, частота которого регулируется частотно-импульсным управляющим сигналом, и широтно-импульсная цепь модуляции выдает на выходе управляющий импульс после широтно-импульсной модуляции импульса переменной частоты широтно-импульсным модулирующим сигналом.
7. Резонансный преобразователь постоянного тока по п.6, отличающийся тем, что широтно-импульсная цепь модуляции выдает на выходе управляющий импульс после сравнения и объединения широтно-импульсного модулирующего сигнала с импульсом переменной частоты.
8. Резонансный преобразователь постоянного тока по п.6, отличающийся тем, что импульс переменной частоты вводится на синхронизированный вход цепи широтно-импульсной модуляции, и цепь широтно-импульсной модуляции выполняет широтно-импульсную модуляцию введенного импульса переменной частоты широтно-импульсным модулирующим сигналом и затем выдает управляющий импульс.
9. Резонансный преобразователь постоянного тока по любому из пп.7 и 8, отличающийся тем, что операционная цепь (2) получает опорный сигнал 2; сигнал обратной связи обрабатывается и сравнивается с опорным сигналом 2 операционной цепью (2), после чего выдается частотно-импульсный управляющий сигнал; опорный сигнал 2 определяется в соответствии с электрической характеристикой нагрузки с тем, чтобы выданный частотно-импульсный управляющий сигнал был бы постоянной величиной, когда источник нагрузки работает в режиме, который приблизительно соответствует нулевой нагрузке; в другом случае, этот сигнал изменяется в зависимости от изменения сигнала обратной связи; опорный сигнал 2 удовлетворяет заданному условию, если определено, что источник нагрузки работает в режиме, приблизительно соответствующем нулевой нагрузке, на основе опорного сигнала 2, и на основе опорного сигнала 1 должно быть определено, что источник нагрузки работает в режиме малой нагрузки или нулевой нагрузки.
10. Резонансный преобразователь постоянного тока по любому из пп.7 и 8, отличающийся тем, что частотно-импульсная цепь управления имеет генератор, управляемый напряжением, и генератор треугольных импульсов, соединенные последовательно; при этом частотно-импульсный управляющий сигнал вводится в генератор, управляемый напряжением, для регулирования его частоты колебаний, а генератор треугольных импульсов формирует импульс регулируемой переменной частоты.
RU2008131329/07A 2005-12-30 2006-12-29 Резонансный преобразователь постоянного тока и способ управления этим преобразователем RU2427068C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2005100033627A CN1992493B (zh) 2005-12-30 2005-12-30 一种谐振直流/直流变换器及其控制方法
CN200510003362.7 2005-12-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008131329A RU2008131329A (ru) 2010-02-10
RU2427068C2 true RU2427068C2 (ru) 2011-08-20

Family

ID=38214494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008131329/07A RU2427068C2 (ru) 2005-12-30 2006-12-29 Резонансный преобразователь постоянного тока и способ управления этим преобразователем

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8406014B2 (ru)
EP (1) EP1973220B1 (ru)
CN (1) CN1992493B (ru)
RU (1) RU2427068C2 (ru)
WO (1) WO2007076702A1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU179238U1 (ru) * 2017-11-29 2018-05-07 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Полумостовой преобразователь постоянного тока в переменный
RU2661495C1 (ru) * 2017-08-08 2018-07-17 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Силовая высоковольтная электроника" Способ широтно-импульсного регулирования резонансного преобразователя с фазовой автоподстройкой частоты коммутации
RU2662228C1 (ru) * 2017-08-08 2018-07-25 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Силовая высоковольтная электроника" Способ частотно-импульсного регулирования резонансного преобразователя с фазовой автоподстройкой ширины импульса
RU2672260C2 (ru) * 2014-02-27 2018-11-13 Денмаркс Текниске Университет Резонансный dc-dc преобразователь мощности с управлением включением и выключением
RU2722388C2 (ru) * 2015-10-13 2020-05-29 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Преобразователь мощности
RU226417U1 (ru) * 2024-02-25 2024-06-04 Андрей Алексеевич Тельнов Устройство управления инвертором напряжения с фазовой автоподстройкой частоты коммутации и асимметричной широтно-импульсной модуляцией сигналов управления

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090086511A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Phison Electronics Corp. Converter circuit with pulse width frequency modulation and method thereof
CN101499724B (zh) * 2008-01-31 2011-06-29 光宝科技股份有限公司 应用于谐振型直流/直流变换器的控制器
US20110007535A1 (en) * 2008-02-28 2011-01-13 Gerbozy Zachary J Method and apparatus for converting ac power to dc power
CN103683944B (zh) * 2012-09-21 2016-09-14 台达电子工业股份有限公司 电压供应***及其中的变流器以及电压调整方法
US8373400B2 (en) * 2009-09-15 2013-02-12 Intersil Americas Inc. System and method for smoothing mode transitions in a voltage supply
CN101800475B (zh) * 2010-03-22 2012-08-22 艾默生网络能源有限公司 Llc谐振变换器控制方法及控制装置
CN102214997B (zh) * 2010-04-07 2013-11-06 光宝电子(广州)有限公司 谐振变换装置与谐振变换器的控制模块及其方法
US8525502B2 (en) * 2011-03-02 2013-09-03 Exar Corporation Digital pulse-frequency modulation controller for switch-mode power supplies with frequency targeting and ultrasonic modes
TWI458234B (zh) 2011-03-28 2014-10-21 Delta Electronics Shanghai Co 直流對直流轉換器、電力變換器及其控制方法
US9948204B2 (en) 2011-05-19 2018-04-17 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for controlling resonant converter output power
CN102857103A (zh) * 2011-06-30 2013-01-02 艾默生网络能源***北美公司 一种三电平llc直流变换器及其控制方法
CN103326580B (zh) * 2011-12-01 2016-08-24 台达电子企业管理（上海）有限公司 直流-直流转换器、电力变换器及其控制方法
CN103166471B (zh) * 2011-12-19 2016-09-07 比亚迪股份有限公司 开关电源及其控制方法和控制芯片
JP5928913B2 (ja) 2012-02-03 2016-06-01 富士電機株式会社 共振形ｄｃ−ｄｃコンバータの制御装置
CN102802324A (zh) * 2012-09-10 2012-11-28 电子科技大学 一种双环路驱动***
JP5995139B2 (ja) * 2012-10-12 2016-09-21 富士電機株式会社 双方向ｄｃ／ｄｃコンバータ
CN103795252B (zh) * 2012-10-31 2016-02-24 中兴通讯股份有限公司 一种串联谐振变换器的控制方法
EP2939338A4 (en) * 2012-12-30 2016-11-02 Enphase Energy Inc TRANSFORMER WITH THREE CONNECTORS WITH DUAL INDEPENDENT MAXIMUM POINT TRACKING AND TWO OPERATING MODES
CN105191099A (zh) 2013-03-14 2015-12-23 恩菲斯能源公司 用于确定功率转换的桥模式的方法和装置
US9306391B2 (en) 2013-03-15 2016-04-05 General Electric Company Direct current transmission and distribution system and method of operating the same
CN104253532B (zh) * 2013-06-28 2017-09-15 台达电子工业股份有限公司 电力变换器、电力变换***以及电力变换方法
US9337726B2 (en) * 2013-08-27 2016-05-10 Intersil Americas LLC PWM/PFM controller for use with switched-mode power supply
CN103701357B (zh) * 2013-11-27 2017-02-08 西安理工大学 一种数字变频电击器及其变频脉冲的控制方法
CN103944396A (zh) * 2014-04-11 2014-07-23 燕山大学 一种llc谐振型三端口dc-dc变换器及其控制方法
CN104158411A (zh) * 2014-08-08 2014-11-19 华中科技大学 一种对高压电容器充电限功率及充电保持控制方法
JP6830890B2 (ja) 2014-11-05 2021-02-17 アップル インコーポレイテッドＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ． 誘導電力受信機
US9685863B2 (en) 2014-12-31 2017-06-20 Texas Instruments Incorporated Fast mode transitions in a power converter
KR102352634B1 (ko) * 2015-05-14 2022-01-17 주식회사 엘엑스세미콘 전원 회로 및 그 제어 방법
CN106787745B (zh) * 2015-11-23 2019-05-10 池州学院 一种直流电源
CN106982485B (zh) * 2016-01-15 2020-11-20 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 电磁加热设备及igbt管的低损耗控制装置和方法
CN107666244B (zh) * 2016-07-29 2020-11-27 中兴通讯股份有限公司 一种谐振变换器的控制方法及装置
US10014774B2 (en) * 2016-10-18 2018-07-03 Texas Instruments Incorporated Power supply with low to high power transition mode
US9960689B1 (en) * 2016-12-21 2018-05-01 Mean Well (Guangzhou) Electronics Co., Ltd. Resonant control device and resonant control method thereof
CN107070240A (zh) * 2017-05-12 2017-08-18 郑州云海信息技术有限公司 一种开关电源llc串联谐振变换电路控制装置及方法
EP3419153A1 (en) * 2017-06-20 2018-12-26 Koninklijke Philips N.V. A control circuit for controlling a resonant power converter
CN109428491B (zh) * 2017-09-01 2021-08-06 明纬(广州)电子有限公司 降低llc谐振转换器的轻载与空载损耗的控制电路
US10491121B2 (en) 2017-10-30 2019-11-26 Renesas Electronics America Inc. Window comparator structure for low power hysteretic buck-boost DC-DC controller
CN109995233B (zh) * 2018-01-03 2020-09-01 郑州宇通客车股份有限公司 一种混合pwm控制方法及装置
EP3764529B1 (en) * 2018-03-07 2022-09-21 Nissan Motor Co., Ltd. Method for controlling resonant power conversion device, resonant power conversion device, and dc-dc converter
EE05824B1 (et) * 2018-04-06 2020-07-15 Tallinna Tehnikaülikool Seadmestik ja meetod vahelduvvoolu muutmiseks alalisvooluks
CN108667303B (zh) * 2018-04-13 2019-08-20 华南理工大学 一种基于负载电流的移相全桥变换器变频控制方法
CN110504837B (zh) * 2018-05-16 2020-10-30 台达电子工业股份有限公司 电源转换电路及电源转换电路控制方法
CN111416443A (zh) * 2019-01-07 2020-07-14 哈尔滨工业大学（威海） 一种能够实现无线电能传输稳压输出的装置
JP6988839B2 (ja) * 2019-02-01 2022-01-05 オムロン株式会社 共振型コンバータ制御回路とその制御方法及び共振型コンバータ
WO2021009532A1 (ja) * 2019-07-12 2021-01-21 日産自動車株式会社 電力変換装置及びその制御方法
CN110413034A (zh) * 2019-09-03 2019-11-05 上海多木实业有限公司 一种前置脉宽调制移相跟随电路及其控制方法
CN111384869B (zh) * 2020-03-05 2021-03-23 深圳市崧盛电子股份有限公司 一种分频交错式电源控制电路及大功率电源
CN111224555B (zh) * 2020-04-23 2020-08-25 深圳市健网科技有限公司 一种llc谐振变换电路的宽范围输出控制方法
CN111726009B (zh) * 2020-07-07 2021-12-17 科华恒盛股份有限公司 Llc电路直流增益控制方法及装置
US12003178B2 (en) 2021-11-12 2024-06-04 Diodes Incorporated Adaptive minimum duty cycle design to extend operational voltage range for DCDC converters
CN115566907B (zh) * 2022-11-11 2023-04-28 四川大学 改进型vmc llc谐振pfc变换器控制***及其设计方法
CN116505766B (zh) * 2023-06-26 2023-09-15 西安天和激光仪器有限责任公司 一种dc-dc输出电压动态调节方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3266389B2 (ja) * 1993-11-09 2002-03-18 新電元工業株式会社 直列共振コンバータ
JP3506913B2 (ja) * 1997-09-22 2004-03-15 セイコーインスツルメンツ株式会社 スイッチングレギュレータ
JP3219050B2 (ja) * 1998-04-28 2001-10-15 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
TW521481B (en) * 2000-05-17 2003-02-21 Sony Corp Switching power supply apparatus with active clamp circuit
DE10126925A1 (de) * 2001-06-01 2002-12-05 Philips Corp Intellectual Pty Schaltungsanordnung mit einer Regelschaltung
US6366070B1 (en) * 2001-07-12 2002-04-02 Analog Devices, Inc. Switching voltage regulator with dual modulation control scheme
DE10158794B4 (de) * 2001-11-30 2008-05-29 Friwo Gerätebau Gmbh Induktiver kontaktloser Leistungsübertrager
US7251146B2 (en) * 2003-07-24 2007-07-31 Sanken Electric Co., Ltd. Direct-current converter having active clamp circuit
US7106130B2 (en) * 2003-09-05 2006-09-12 Delta Electronics, Inc. Variable frequency PWM controller circuit
CN100541992C (zh) * 2003-09-08 2009-09-16 艾默生网络能源有限公司 串联谐振直流／直流变换器的控制方法及装置
US7379309B2 (en) * 2004-01-14 2008-05-27 Vanner, Inc. High-frequency DC-DC converter control
JP2005210759A (ja) * 2004-01-19 2005-08-04 Sanken Electric Co Ltd 共振型スイッチング電源装置
CN100377486C (zh) * 2004-06-08 2008-03-26 尼克森微电子股份有限公司 具有自动切换脉冲宽度/频率调变模式的转换器及其控制电路
US7173404B2 (en) * 2004-08-11 2007-02-06 Niko Semiconductor Co., Ltd. Auto-switching converter with PWM and PFM selection
JP2008522571A (ja) * 2004-11-29 2008-06-26 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 複合共振コンバーター
CN100421342C (zh) * 2006-07-06 2008-09-24 艾默生网络能源有限公司 谐振电路输出特性控制方法
US7227763B1 (en) * 2006-07-24 2007-06-05 Averd Co., Ltd. Power supply apparatus using half-bridge circuit

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2672260C2 (ru) * 2014-02-27 2018-11-13 Денмаркс Текниске Университет Резонансный dc-dc преобразователь мощности с управлением включением и выключением
RU2722388C2 (ru) * 2015-10-13 2020-05-29 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Преобразователь мощности
RU2661495C1 (ru) * 2017-08-08 2018-07-17 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Силовая высоковольтная электроника" Способ широтно-импульсного регулирования резонансного преобразователя с фазовой автоподстройкой частоты коммутации
RU2662228C1 (ru) * 2017-08-08 2018-07-25 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Силовая высоковольтная электроника" Способ частотно-импульсного регулирования резонансного преобразователя с фазовой автоподстройкой ширины импульса
RU179238U1 (ru) * 2017-11-29 2018-05-07 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Полумостовой преобразователь постоянного тока в переменный
RU226417U1 (ru) * 2024-02-25 2024-06-04 Андрей Алексеевич Тельнов Устройство управления инвертором напряжения с фазовой автоподстройкой частоты коммутации и асимметричной широтно-импульсной модуляцией сигналов управления

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007076702A1 (fr) 2007-07-12
EP1973220A4 (en) 2014-09-10
EP1973220A1 (en) 2008-09-24
EP1973220B1 (en) 2017-02-15
CN1992493A (zh) 2007-07-04
RU2008131329A (ru) 2010-02-10
US8406014B2 (en) 2013-03-26
CN1992493B (zh) 2011-05-18
US20090218994A1 (en) 2009-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2427068C2 (ru) Резонансный преобразователь постоянного тока и способ управления этим преобразователем
US8184456B1 (en) Adaptive power converter and related circuitry
CN101064476B (zh) 一种谐振直流/直流变换器及其控制方法
CN102570817B (zh) 具有多种操作模式的控制电路的方法和装置
EP3416274B1 (en) Llc balancing
US8861236B2 (en) Switching power supply with self-optimizing efficiency
US5923542A (en) Method and apparatus for driving piezoelectric transformer
RU2436210C2 (ru) Система и способ управления с модуляцией для резонансного контура
CN101674016B (zh) 电源供应装置及均流控制方法
US5742496A (en) Invertor apparatus for converting a DC voltage to a single-phase AC voltage
CN100541992C (zh) 串联谐振直流／直流变换器的控制方法及装置
US20060138973A1 (en) Switching power supply device and method of controlling the switching device
KR20090084637A (ko) 공진형 직류 / 직류 변환기에 사용되어지는 제어기
KR20120132355A (ko) 직렬 공진 컨버터에 대한 하이브리드 제어 기술
CN104247239A (zh) 以最大功率效率控制开关式电源
US20080062725A1 (en) Multi-channels power converter having power saving means to improve light load efficiency
JP2001320884A (ja) 系統連系インバータ装置
TWI672899B (zh) 諧振轉換器的控制方法
JPH10327576A (ja) 交流−直流変換装置
Nene et al. Digital controller with integrated valley switching control for light load efficiency and THD improvements in PFC converter
US7078868B2 (en) DC—DC converter and device for operation of a high pressure discharge lamp using said converter
JP2001128462A (ja) インバータ装置の制御方法
CN101814838B (zh) 谐振拓扑电路的功率变换器的控制方法和装置
JP2011142765A (ja) フルブリッジ複合共振型のｄｃ−ｄｃコンバータ
RU2662228C1 (ru) Способ частотно-импульсного регулирования резонансного преобразователя с фазовой автоподстройкой ширины импульса

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20210201