用于控制功率变换系统的系统和方法技术方案

本文提供了用于控制功率变换系统的系统和方法。功率变换系统包括：功率变换器，所述功率变换器包括与第二级耦合的第一级，所述功率变换器由从输入电压源接收的输入电压生成输出直流DC电压。功率变换系统还包括耦合到所述功率变换器的控制电路。所述控制电路被配置成执行自调节设定点控制算法，以不使用输入电压测量值生成输出DC电压，其中，所述输出DC电压在输入电压范围的至少一部分上跟随所述输入电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域涉及功率变换，并且更具体地涉及功率变换系统和控制功率变换系统的方法。
技术介绍
随着人口增长，总是需要在不耗尽或滥用地球资源的情况下提供更多电能。功率变换器电路的市场趋势表明每一代的新变换器产品通常会传输提高的功率密度和更高的效率，降低总的功率损耗。在一种示例性应用中，中间母线功率系统(intermediatebuspowersystem)包括母线变换器电路，其通过中间母线结构向多个负荷点变换器电路(POL)提供DC母线电压。多个POL中的每一个向负荷提供单独的输出电压。因为功率会分配给多个负荷，所以具有高效系统是有益的。
技术实现思路
在一方面，提供了一种功率变换系统。所述功率变换系统包括：功率变换器，所述功率变换器包括与第二级耦合的第一级，所述功率变换器由从输入电压源接收的输入电压生成输出直流(DC)电压。所述功率变换系统还包括耦合到所述功率变换器的控制电路。所述控制电路被配置成执行自调节设定点(self-adjustingset-point)控制算法，以不使用输入电压测量值生成输出DC电压，其中，所述输出DC电压在输入电压范围的至少一部分上跟随所述输入电压。优选地，所述控制电路被配置成通过所述功率变换器的主动调节数字控制，执行所述自调节设定点控制算法。优选地，所述控制电路包括：参考电压发生器，其被配置成基于所述功率变换器的占空比生成参考电压信号；误差信号发生器，其被配置成基于所述参考电压信号与所述功率变换器的测量的输出电压之间的比较结果生成误差信号；以及占空比信号发生器，其被配置成基于所述误差信号生成占空比控制信号。优选地，为了生成所述参考电压，所述参考电压发生器被配置成：将占空比反馈信号与线性常数进行比较；将比较的占空比反馈信号与线性常数乘以预定的增益值；在预定的上极限和下极限之间过滤乘积；以及输出所述参考电压信号。优选地，为了生成误差信号，所述误差信号发生器被配置成：接收输出电压信号，所述输出电压信号表示所述功率变换器的测量的输出电压与变换因数相乘；以及从所述参考电压信号中减去所述输出电压信号。优选地，所述控制电路还包括调节器，所述调节器被配置成在不直接测量所述输入电压的情况下与所述输入电压成比例地调节输出电压设定点。优选地，为了调节所述输出电压设定点，所述调节器被配置成基于所述误差信号生成脉冲宽度调制PWM信号。优选地，所述自调节设定点控制算法选择自调节设定点值，以促进最大化所述功率变换器的PWM占空比。在另一方面，提供了一种控制功率变换系统运行的方法。所述方法包括：使用功率变换器由从输入电压源接收的输入电压生成输出直流(DC)电压，所述功率变换器具有与第二级耦合的第一级。所述方法还包括通过与所述功率变换器耦合的控制电路，执行自调节设定点控制算法，以不使用输入电压测量值生成所述输出DC电压，其中，所述输出DC电压在输入电压范围的至少一部分上跟随所述输入电压。优选地，执行所述自调节设定点控制算法包括通过所述功率变换器的主动调节数字控制，执行所述自调节设定点控制算法。优选地，所述方法还包括通过参考电压发生器基于所述功率变换器的占空比生成参考电压信号；通过误差信号发生器基于所述参考电压信号与所述功率变换器的测量的输出电压的比较结果生成误差信号；以及通过占空比信号发生器基于所述误差信号生成占空比控制信号。优选地，生成所述参考电压包括：将占空比反馈信号与线性常数进行比较；将比较的占空比反馈信号与线性常数乘以预定的增益值；在预定的上极限和下极限之间过滤乘积；以及输出所述参考电压信号。优选地，生成所述误差信号包括：接收输出电压信号，所述输出电压信号表示所述功率变换器的测量的输出电压与变换因数相乘；以及从所述参考电压信号中减去所述输出电压信号。优选地，所述的方法还包括：通过调节器在不直接测量所述输入电压的情况下与所述输入电压成比例地调节输出电压设定点。优选地，调节输出电压设定点包括基于所述误差信号生成脉冲宽度调制PWM信号。优选地，所述自调节设定点控制算法选择自调节设定点值，以促进最大化所述功率变换器的PWM占空比。在又一方面，提供了一种用于功率变换器的控制电路。所述控制电路被配置成执行自调节设定点控制算法，以不使用所述功率变换器的输入电压测量值生成输出DC电压，其中，所述输出DC电压在输入电压范围的至少一部分上跟随所述输入电压。优选地，所述控制电路包括：参考电压发生器，其被配置成基于所述功率变换器的占空比生成参考电压信号；误差信号发生器，其被配置成基于所述参考电压信号与所述功率变换器的测量的输出电压之间的比较结果生成误差信号；以及占空比信号发生器，其被配置成基于所述误差信号生成占空比控制信号。优选地，为了生成所述参考电压，所述参考电压发生器被配置成：将占空比反馈信号与线性常数进行比较；将比较的占空比反馈信号与线性常数乘以预定的增益值；在预定的上极限和下极限之间过滤乘积；以及输出所述参考电压信号。优选地，为了生成误差信号，所述误差信号发生器还被配置成：接收输出电压信号，所述输出电压信号表示所述功率变换器的测量的输出电压与变换因数相乘；以及从所述参考电压信号中减去所述输出电压信号。附图说明图1说明根据本申请的原理构造的功率变换系统用作中间母线功率系统的一个实施例的框图。图2说明可以用在图1中所示的母线变换器中的功率变换模块200的框图。图3是图2所示的控制电路的示意框图。图4是由图2和图3所示的控制电路实现的示例性控制回路。图5是示例性中间母线功率系统的框图。图6是用于确定在期望的输入电压范围上跟随输入电压的输出电压的示例性图形。图7是示出输出电压随占空比变化的示例性图形。具体实施方式本申请提供了一种功率变换器电路系统(例如具有开关电压调节器)，该系统是高效的，在整个或大部分输入电压工作范围内以高的占空比运行，同时提供调节和伴随的一些益处。在一个实施例中，在输入电压的一些子范围中功率变换器系统的输出电压与输入电压成比例，同时系统仍保持主动调节(例如通过使用正好低于最大占空比的开关占空比，在5-10％最大值内或在测试优化值内)。被跟踪的输入电压的子范围基于适应和自动(自我)调节设定点值，然后确定输出电压或调节输出电压。例如，直流-直流母线变换器包括处理器，处理器被配置成在不测量输入电压的情况下自动地调节输出电压调节设定点。处理器选择输出电压调节设定点值，使得占空比在该运行条件下尽可能地高，并且仍提供直流-直流母线变换器的主动调节。系统使用设定点值作为参考，与输出电压进行比较。处理器然后调节占空比，以产生期望的输出电压。以此方式，变换器系统提供有益的负荷调节、线路/负荷瞬变和其他期望特征。例如，如果设定点值选择为与输入电压成比例，则在运行输入电压范围上施加于输出电感器两端的伏特-时间(或电感器或变压器可以具有施加于其上的恒定电压的最大时间量)保持基本上恒定。然后对于期望的输出纹波和饱和磁通密度，电感器可以容易地被优化。变换器的输出纹波和流过电感器的总的RMS(均方根或平均)电流还可以被降低，这提供更平稳的输出功率。以下描述的过程可以用在各种类型的功率变换器电子装置中，诸如直流-直流变换器、母线变换器、整流器等等。例如，母线变换器系统可以从AC或DC源吸取随时间不均匀变化的或诸如45到5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率变换系统，包括：功率变换器，所述功率变换器包括与第二级耦合的第一级，所述功率变换器由从输入电压源接收的输入电压生成输出直流DC电压；以及控制电路，所述控制电路耦合到所述功率变换器，所述控制电路被配置成执行自调节设定点控制算法，以不使用输入电压测量值生成输出DC电压，其中，所述输出DC电压在输入电压范围的至少一部分上跟随所述输入电压。

【技术特征摘要】
2015.09.16 US 14/8561111.一种功率变换系统，包括：功率变换器，所述功率变换器包括与第二级耦合的第一级，所述功率变换器由从输入电压源接收的输入电压生成输出直流DC电压；以及控制电路，所述控制电路耦合到所述功率变换器，所述控制电路被配置成执行自调节设定点控制算法，以不使用输入电压测量值生成输出DC电压，其中，所述输出DC电压在输入电压范围的至少一部分上跟随所述输入电压。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制电路被配置成通过所述功率变换器的主动调节数字控制，执行所述自调节设定点控制算法。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制电路包括：参考电压发生器，其被配置成基于所述功率变换器的占空比生成参考电压信号；误差信号发生器，其被配置成基于所述参考电压信号与所述功率变换器的测量的输出电压之间的比较结果生成误差信号；以及占空比信号发生器，其被配置成基于所述误差信号生成占空比控制信号。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，为了生成所述参考电压，所述参考电压发生器被配置成：将占空比反馈信号与线性常数进行比较；将比较的占空比反馈信号与线性常数乘以预定的增益值；在预定的上极限和下极限之间过滤乘积；以及输出所述参考电压信号。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，为了生成误差信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL安德烈斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US