專利名稱：用查表法修正串聯(lián)諧振開關(guān)變換器諧振漂移的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種修正開關(guān)變換器諧振漂移的裝置，特別是涉及一種利用查表 法修正串聯(lián)諧振開關(guān)變換器諧振漂移的裝置。
背景技術(shù)：
高壓電容器充電電源基于高頻變換器技術(shù)設(shè)計(jì)，變換器的拓?fù)錇榇?lián)諧振開關(guān)變 換器結(jié)構(gòu)。這種拓?fù)涞奶攸c(diǎn)是變換器開關(guān)在諧振電流為零時(shí)動(dòng)作，變換器開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間 與諧振頻率為固定值，并存在一定關(guān)系。開關(guān)在每次諧振電流發(fā)生的第一次回到零時(shí)關(guān)斷， 也就是所謂零電流開關(guān)(軟開關(guān))，避免了開關(guān)在其電流非零時(shí)切換而出現(xiàn)的所謂硬開關(guān) 現(xiàn)象。電源輸出調(diào)節(jié)依靠開關(guān)頻率的改變。然而，高壓充電工程中諧振頻率不可避免的漂 移，使變換器開關(guān)不在諧振電流為零時(shí)動(dòng)作，造成變換器的特性發(fā)生改變。因此設(shè)計(jì)一種自 動(dòng)監(jiān)測(cè)并判斷諧振頻率漂移的電路，它可以在充電電源的變換器工作正常時(shí)無輸出，當(dāng)變 換器現(xiàn)非零電流開關(guān)狀況時(shí)，輸出一個(gè)脈沖電壓信號(hào)。用這個(gè)信號(hào)即可調(diào)整變換器開關(guān)狀 態(tài)，恢復(fù)正常特性° IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 38, No. 6,工業(yè)電子學(xué)報(bào)中《一種采用串聯(lián)諧振拓?fù)?，固定?dǎo)通時(shí)間，變頻控制和零電流開 #白勺電^zH充電電源》(A capacitor-charging power suppleusing a series-resonant lopology, constant on-time/vfariabefrequenency control, and zero-current switching IEEE Transactionson Industrial Electronics, Vol. 38, No. 6, December, 1991)，對(duì)這種電容器充電電源作了詳細(xì)說明。但電源在它的輸出變壓器變比較大和負(fù)載變 化也大的情況下，變壓器的分布電容會(huì)使諧振頻率改變。變換器不再零電流時(shí)開關(guān)，使變換 器開關(guān)器件的電流應(yīng)力和電磁輻射加大。對(duì)這種現(xiàn)象該文章作了忽略處理。因此，這類電容 器充電電源都用加大變換器開關(guān)器件的電流參數(shù)值，來處應(yīng)對(duì)問題，顯然還未解決電磁輻 射。另外辦法是改用其它變換器拓?fù)湓O(shè)計(jì)充電電源。在《串并聯(lián)諧振變換器在電容器充電電 源中的應(yīng)用〉〉(Using the series parallel resonant converter in capacitorcharging applications. The 7th Applied Power Electronics Conferenceand Exposition, Barry C Pollard,Boston,M A,USA, 1992)中，用并用串-并聯(lián)諧振變換器方式設(shè)計(jì)電容器充電電 源，由于工作原理不同因而不涉及上述現(xiàn)象。但這種電容器充電電源不及采用串聯(lián)諧振零 電流開關(guān)變換器設(shè)計(jì)電容充電電源使用廣泛。這樣對(duì)出現(xiàn)的問題一個(gè)是忽略，另一個(gè)采取其它的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。忽略的原 因是串聯(lián)諧振零電流開關(guān)變換器是依靠固定開關(guān)時(shí)間，變化開關(guān)頻率的方式工作。而開關(guān) 時(shí)間與諧振頻率存在固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本實(shí)用新型針對(duì)諧振頻率的漂移，自動(dòng)調(diào)節(jié)變換器 開關(guān)時(shí)間，可維持其固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中基于串聯(lián)諧振開關(guān)變換器技術(shù)設(shè)計(jì)的電容 器充電電源中諧振頻率漂移，引起的變換器開關(guān)非零關(guān)斷的問題，提供一種利用查表法修正串聯(lián)諧振充電電源諧振漂移的裝置，在諧振頻率發(fā)生漂移時(shí)，改變變換器開關(guān)的導(dǎo)通時(shí) 間，而維持諧振頻率與變換器開關(guān)時(shí)間的關(guān)系不變，使變換器始終在零電流開關(guān)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是—種用查表法修正串聯(lián)諧振開關(guān)變換器諧振漂移的裝置，包括變換器、諧振電路、 變壓器、整流電路、儲(chǔ)能電容、驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)字控制器、查表模塊，其中查表模塊與數(shù)字控制 器電連接。從上述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征可以看出，其優(yōu)點(diǎn)是通過查表模塊，可使串聯(lián)諧振 變換器式電容器充電電源中的變換器開關(guān)始終保持在零電流時(shí)動(dòng)作，提高了電源的效率， 消除因非零電流開關(guān)而生產(chǎn)電磁幅射污染；也沒有加大變換器開關(guān)器件的過流能力或改變 電路的硬件結(jié)構(gòu)，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本。

本實(shí)用新型將通過附圖比較以及結(jié)合實(shí)例的方式說明圖1圖1是全數(shù)字化控制的基于串聯(lián)諧振全橋變換器的電容器充電電源框圖。圖 中L、C構(gòu)成串聯(lián)諧振電路。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本 實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。設(shè)計(jì)原理如果充電電源的變換器開關(guān)控制系統(tǒng)是數(shù)字式的，它的特點(diǎn)是變換器 的開關(guān)控制等是由控制器里查表模塊決定，所用控制芯片通常是DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)、 FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)、PLC(可編程控制器)或微處理器。則可利用電源輸出電壓與 控制器驅(qū)動(dòng)的輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)置一個(gè)電源在不同輸出電壓下，諧振頻率漂移對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng) 脈沖寬度的函數(shù)表放入控制器查表模塊中，工作時(shí)通過查表模塊即可修正控制器輸出的開 關(guān)驅(qū)動(dòng)，使其自動(dòng)跟隨諧振頻率的改變，從而防止諧振頻率漂移引起的非零電流開關(guān)現(xiàn)象 發(fā)生。具體過稱為利用電源輸出電壓與控制器驅(qū)動(dòng)的輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)置一個(gè)電源 在不同輸出電壓下，諧振頻率漂移對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)脈沖寬度的函數(shù)表放入數(shù)字控制器的查找模塊 (程序存儲(chǔ)器)中，工作時(shí)通過查找模塊查表方式即可修正控制器輸出的開關(guān)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)不 同的充電電源輸出電壓值，查出對(duì)應(yīng)的變換器驅(qū)動(dòng)脈沖寬度時(shí)間數(shù)據(jù)，作為新的變換器開 關(guān)導(dǎo)通時(shí)間。這種改變使驅(qū)動(dòng)脈沖寬度始終對(duì)應(yīng)諧振電流半周期的過零時(shí)刻。在圖1的電源系統(tǒng)中，用實(shí)驗(yàn)或計(jì)算的方式得到諧振頻率漂移與變換器開關(guān)的導(dǎo) 通時(shí)間誤差。這里以實(shí)驗(yàn)為例，先使沒有矯正的充電電源帶載工作，測(cè)量出串聯(lián)電路諧振頻 率f值，變換器開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間T，以及在不同時(shí)刻的輸出電壓下，對(duì)應(yīng)諧振頻率，直到充電結(jié) 束。例如充電機(jī)輸出電壓分別為￥0、￥1、￥2、...￥丨，對(duì)應(yīng)的變換器電流的諧振頻率為f0、 fl、f2. . . ft，對(duì)應(yīng)的諧振波形的零點(diǎn)與變換器開關(guān)關(guān)斷時(shí)刻的相位差w0、wl、w2. . . wt。然 后把開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與相位差值相加，得到一個(gè)不同的變換器開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間組T+wO、T+wU T+w2、...T+wt。顯而易見，這個(gè)組的每一個(gè)值都對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的充電機(jī)輸出電壓值，即得出一個(gè)輸出電壓與不同諧振頻率下的變換器開關(guān)時(shí)間對(duì)應(yīng)表，然后把它以程序的方式存入 查表模塊中。這樣在充電電源工作時(shí)，不同的電壓值反饋到控制器中時(shí)，查表模塊將程序中 與輸出電壓對(duì)應(yīng)的、不同導(dǎo)通時(shí)間的開關(guān)信號(hào)，從查表模塊中取出，取代原來的開關(guān)導(dǎo)通時(shí) 間，驅(qū)動(dòng)變換器開關(guān)。因此，保證了變換器開關(guān)始終在諧振電流為零的地方動(dòng)作。數(shù)據(jù)組取 值間隔時(shí)間越短，其開關(guān)的關(guān)斷時(shí)刻，越趨近諧振電流的零點(diǎn)。本說明書中公開的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只 是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
權(quán)利要求1. 一種用查表法修正串聯(lián)諧振開關(guān)變換器諧振漂移的裝置，包括變換器、諧振電路、變 壓器、整流電路、儲(chǔ)能電容、驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于還包括數(shù)字控制器、查表模塊，變換器、諧 振電路、變壓器、整流電路、儲(chǔ)能電容、數(shù)字控制器、驅(qū)動(dòng)電路順序電連接，其中查表模塊與 數(shù)字控制器電連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種修正開關(guān)變換器諧振漂移的裝置，特別是涉及一種利用查表法修正串聯(lián)諧振開關(guān)變換器諧振漂移的裝置。解決現(xiàn)有技術(shù)中基于串聯(lián)諧振開關(guān)變換器技術(shù)設(shè)計(jì)的電容器充電電源中諧振頻率漂移，引起的變換器開關(guān)非零關(guān)斷的問題，提供一種利用查表法修正串聯(lián)諧振充電電源諧振漂移的裝置及方法，在諧振頻率發(fā)生漂移時(shí)，改變變換器開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，而維持諧振頻率與變換器開關(guān)時(shí)間的關(guān)系不變，使變換器始終在零電流開關(guān)。技術(shù)方案包括變換器、諧振電路、變壓器、整流電路、儲(chǔ)能電容、驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)字控制器、查表模塊，數(shù)字控制器與查表模塊電連接。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于串聯(lián)諧振變換器式電容器充電電源零電流狀態(tài)的場合。
文檔編號(hào)H02M3/28GK201893704SQ20102063571
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者丁明軍, 于治國, 代剛, 任青毅, 馮宗明, 馮莉, 葉超, 吳紅光, 張振濤, 曹寧翔, 曹科峰, 李亞維, 李巨, 李晏敏, 李璽欽, 梁川, 王衛(wèi), 王浩, 謝敏, 賈興, 趙娟, 鄧明海, 鄧維軍, 馬軍, 馬勛, 馬成剛, 黃斌, 黃雷, 龍燕 申請(qǐng)人:中國工程物理研究院流體物理研究所