电功率转换器制造技术

本公开的实施例总体上涉及电功率转换器。本发明专利技术涉及一种电开关模式功率转换器，包括用于预测和更新调节器的至少一个调节器参数的参数预测器，该调节器用于控制转换器的开关设备；还包括性能反馈信号生成器，用于提供指示转换操作的性能的性能反馈信号，其中参数预测器被配置为在更新间隔期间，基于性能反馈信号来预测调节器参数的更新，间隔在功率转换操作期间，并且间隔通过不具有更新的暂停来分隔。

【技术实现步骤摘要】
电功率转换器
本公开涉及电功率转换器，该电功率转换器具有用于转换操作的开关设备和用于控制该开关设备的调节器。
技术介绍
在各个
中，尤其是开关模式功率转换器的电功率转换器被广泛地使用。这尤其适用于DC-DC功率转换器，诸如用于计算机或相似设备的CPU或GPU的电源。在这种背景中(以及在其它地方)，也就是所谓的多相功率转换器是已知的，其在多个相位内转换电流或电压，并且因此由多个并联的转换器支路制成。一般而言，开关模式功率转换器包括至少一个开关设备，该开关设备将被开关以用于转换器的功率转换。该开关操作由调节器控制，调节器通常可以在使用前通过调整至少一个调节器参数来调谐。这样的调整针对功率转换器的操作性能可以是至关重要的，并且这样的调整甚至对关于在设计中或在电部件值的选择中的较小变化也很敏感。在众所周知的PID型调节器中，调节器参数包括比例(P)部分、积分(I)部分和微分(D)部分的相应系数。然而，本公开不限于PID调节器，并且还涉及其他类型的功率转换器，无论是否包括简单的P、I或D功率转换器或这些部分的任何组合。同样地，本公开涉及单相功率转换器以及多相功率转换器。本公开的目的是提供一种关于调节器参数调整的改善的电功率转换器。
技术实现思路
对此而言，本公开在一方面中涉及根据权利要求1所述的开关模式电功率转换器，而额外的有利实施例可以取自从属权利要求。根据权利要求1，电功率转换器用于转换输入量，其中术语输入量表示输入电压和输入电流。同样地，经转换的输出量是经转换的输出电压和经转换的输出电流。提供了相应的输入端子和输出端子用于分别接收和输出这些量被。此外，功率转换器的转换操作包括开关设备的开关操作，开关设备经由开关设备的控制端子由调节器控制。该控制基于至少一个调节器参数(诸如P、I、D系数、或从中选择或其它参数)。为了调整至少一个调节器参数，在这方面中提供了用于更新调节器参数的参数预测器。此外，可操作以提供性能反馈信号的性能反馈信号生成器被连接到功率转换器的输出端子。因此，性能反馈信号生成器可以产生性能反馈信号以指示功率转换器的转换操作的性能。性能反馈信号是用于由参数预测器更新调节器参数的基础，性能反馈信号是通知参数预测器最新参数更新的效果以及利用实际(至少一个)调节器参数的实际性能的反馈。这不能与调节反馈回路的(普通)调节反馈混淆。性能反馈信号被馈送给参数预测器，而参数预测器不是(普通)调节反馈回路的一部分。在上述方面中，在特定更新间隔期间(及时)执行更新。这些更新间隔被布置在功率转换器的功率转换操作期间。换言之，在该实施例中，功率转换器的功率转换操作不针对调节器参数更新的目的而被中断，而是在功率转换器的操作期间执行更新，这可以被认定为“常规”或“正常”。然而，该功率转换操作并不暗示稳定状态。相反地，通常的情况将是负载阶跃，调节系统失去平衡，并且需要恢复。然后，上文提出的性能反馈信号将指示在此恢复中调节系统的性能。如由术语“间隔”所指出的，更新间隔由不具有参数更新的时间间隔彼此分隔，换言之，更新间隔由在更新间隔之间的暂停分隔。因此，根据这方面的电功率转换器适于关于在至少一个调节器参数方面保持更新，并且因此排除由于调节器参数可能大部分过时而导致的实质性性能损失。作为示例，电子部件可能会受到老化的影响，其中老化过程在用于调节器操作的相关元件的电行为上具有影响，并且因此老化过程在功率转换器的性能上具有影响。虽然在专利技术人的观点中，这样的老化是一种普遍的、相当缓慢的现象，但是在特定情况下可以具有有害的影响。在另一方面，根据该实施例，针对调整调节器参数的目的而中断功率转换器的操作是不必要的，并且如果感兴趣的话，功率转换器基本上可以持续地操作。然而，由于仅在特定更新间隔中而不在更新间隔之间的暂停中进行更新，因此，该实施例在能量消耗方面可以更有效率，这是因为这样的更新操作通常将导致一定的能量消耗。因此，考虑到能量效率，仅在由暂停分隔的专用更新间隔中更新调节器参数可以是有利的。这尤其适用于仅仅是由于缓慢的过程(诸如，部件老化)而使调节器参数过时或未达最优的情况，然而，这是由专利技术人发现的导致未达最优的功率转换器性能的一个重要原因。因此，本专利技术的上述方面是在功率转换器的性能优化与效率之间的有利折衷。根据这方面的优选实现方式，提供了偏差检测器。偏差检测器可操作以确定输出量中的至少一个输出量的当前信号与该相应的输出量的期望输出信号之间的偏差，并且该偏差检测器为此目的而被连接到功率转换器的输出。在功率转换器的特定操作模式中，所确定的偏差可以与预先确定的阈值进行比较，以便检查该偏差是否超过阈值。如果该偏差超过阈值，则在这种操作模式中，偏差检测器可以产生用于触发如上文所述的更新间隔的信号。换言之，当且仅当偏差超过特定偏差阈值时，偏差检测器才可以被操作以便通过触发更新间隔来开始更新。作为备选场景，在更新间隔之间的暂停也可以被预先确定(尤其是常规的)。例如，暂停的长度可以相等，以便更新间隔将在最后一次更新间隔之后(例如一小时、一天、一周或一个月)启动。此外，在每次重新启动(或每第二次、第三次……重新启动)之后都可以触发更新间隔。然后，上文所述的预先确定将涉及重新启动。无论如何，在这些实现中不需要偏差检测器。然而，这两个概念的组合也将是可能的，即，偏差检测器仅在经过如上文所述的预先确定的特定最小暂停之后才开始其偏差检测操作。然后，更新间隔将不在暂停结束之前启动，但不一定在其结束时启动。相反，只有在检测到的偏差足够大时(也如上文所述的)，更新间隔才会在暂停结束时开始。备选地，只有在检测到的偏差足够大时，更新间隔才会在重新启动之后启动。换言之：偏差检测器不一定是持续激活的(关于其偏差检测的操作)，但它可以在某些实施例中被持续激活。针对上文所述的比较的所期望的输出信号可以被本地储存在电功率转换器内(尽管这不是强制性的)。其也可以在远程位置处被查找，或者可以根据特定的预先确定算法而被单独计算。尤其是，期望的输出信号可以是如下优选地预先确定的“优化”输出信号。即，该优化输出信号可以针对特定负载场景被定义，并且该负载场景是从多个预定义的负载场景之中选择的。可以预定义这些负载场景，以反映所考虑的功率转换器的通常和/或通常临界负载状况。此外，在这样的负载状况下，功率转换器的非常好、或甚至理想的性能可以被定义为用于每个这样的负载场景的相应的优化输出信号。同样地，负载场景和/或相应的优化输出信号不一定在本地可用，但可以被远程储存。可以使用一些度量来完成负载状况与预定义的负载场景之间的比较，以定义用于相似性的标准。尤其是，该比较可以使用经典的二元回归/分类方式。此外，可以使用经训练的神经网络来将功率转换器的当前负载状况与预定义的负载场景进行比较。此外，在特定实施例中，电功率转换器或另一件设备的负载可以提供相关信息。例如，在CPU、GPU或存储器设备与其相应的功率转换器之间可以存在通信接口。负载甚至能够在一定程度上预测其未来的行为。因此，可以使用这样的信息而不是当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电功率转换器(1)，用于将输入量，即输入电压V

【技术特征摘要】
20190619 EP 19181251.01.一种电功率转换器(1)，用于将输入量，即输入电压Vin和输入电流Iin，转换到经转换的输出量中，即经转换的输出电压Vout和经转换的输出电流Iout，所述电功率转换器(1)具有：
输入端子(2)，用于接收所述输入量，
输出端子(3)，用于输出所述经转换的输出量，
开关设备，所述开关设备被开关以用于所述电功率转换器(1)的转换操作，所述开关设备具有控制端子(4)，
调节器，被连接到所述控制端子(4)，所述调节器用于基于至少一个调节器参数来控制所述开关设备，
参数预测器，用于实施所述至少一个调节器参数的预测，以及基于所述预测来更新所述调节器的所述至少一个调节器参数，
性能反馈信号生成器，被连接到所述功率转换器(1)的所述输出端子(3)，并且所述性能反馈信号生成器可操作用于提供指示所述转换操作的性能的性能反馈信号，
所述参数预测器被配置为在更新间隔期间，基于所述性能反馈信号来预测并且更新所述至少一个调节器参数，所述更新间隔在所述功率转换操作期间发生，并且所述更新间隔由在其中没有实施所述至少一个调节器参数的更新的暂停所分隔。


2.根据权利要求1所述的电功率转换器(1)，还包括偏差检测器，所述偏差检测器被连接到所述功率转换器(1)的所述输出端子(3)，所述偏差检测器用于检测在所述输出量中的至少一个输出量的当前信号与所述输出量中的相应输出量的期望输出信号之间的偏差，其中所述参数预测器在所述电功率转换器(1)的至少一个操作模式中可操作为响应于确定的所述偏差超过预先确定的阈值而触发用于更新所述至少一个调节器参数的更新间隔。


3.根据权利要求2所述的电功率转换器(1)，其中所述期望输出信号对应于针对从多个预定义负载场景之中选择的负载场景而定义的优化输出信号。


4.根据权利要求3所述的电功率转换器(1)，其中使用所述功率转换器(1)的当前负载状况与所述预定义负载场景的比较，执行从所述多个预定义负载场景中的所述选择。


5.根据前述权利要求中任一项所述的电功率转换器(1)，其中所述性能反馈信号生成器可操作为根据在所述输出量中的至少一个输出量的当前信号与所述输出量中的所述相应输出量的期望信号之间的差异的量化来输出所述性能反馈信号，其中所述期望信号对应于从多个预定义负载场景之中选择的负载场景而定义的所述输出量中的所述相应输出量的优化信号。


6.根据前述权利要求中任一项所述的电功率转换器(1)，其中所述参数预测器可操作为将所述至少一个调节器参数更新至与从多个预定义负载场景之中选择的负载场景相关联的至少一个调节器参数值。


7.根据权利要求3至6中任一项所述的电功率转换器(1)，还包括信号分析器，所述信号分析器可操作为比较所述功率转换器(1)的当前负载状况与所述预定义负载场景，并且如果来自所述当前负载状况的、在...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·施瓦贝，S·纳兹尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT