一种抑制AC-DC变换器输出电压低频纹波的装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种抑制AC

【技术实现步骤摘要】
一种抑制AC
‑
DC变换器输出电压低频纹波的装置及其方法


[0001]本专利技术属于波纹抑制的
，尤其涉及一种抑制AC
‑
DC变换器输出电压低频纹波的方法。

技术介绍

[0002]纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波，波纹以峰峰值计量。若纹波电压超出电源规格，会严重影响器件寿命，降低电源效率甚至会导致后端用电设备无法正常工作。
[0003]目前对于抑制纹波的主要包括如下方法：
[0004]第一种方法，加大输出电容的容量及数量；
[0005]第二种方法，增加额外的滤波电路，如LC，LCL等；
[0006]第三种方法，采用交错技术抑制纹波。
[0007]对于第一种方法，增加输出电容数量及容量，虽然可以有效降低纹波，但同时会增加成本，减小电源的功率密度；同时电容容量太大也会引起电源响应速度变慢，对于要求负载突变的场合并不适宜盲目增加电容数量与容量。
[0008]对于第二种方法，增加滤波电路是通过设置合理的低通滤波器，滤除输出侧不需要的电压成分，从而减小输出电压的纹波。但对于低频纹波，一般需要较大的电感或较大容量的电容，受限于电源体积与功率，电感感量和电容容量一般不能太大，同时引入电感后若负载突变也会带来噪音问题。
[0009]对于第三种方法，交错技术是使用两种或两种以上相同电路并联的方式，使每个电路交错工作，达到对纹波峰值抑制的效果。对于中小型电源来讲，需要使用两种或两种以上相同电路并联，增加成本与体积。
[0010]故有必要设计一种新的抑制低频纹波的方法。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种可实时调整控制器参数和有效抑制输出电压低频纹波的抑制AC
‑
DC变换器输出电压低频纹波的装置及其方法。
[0012]本专利技术提供一种抑制AC
‑
DC变换器输出电压低频纹波的装置，其包括PFC整流电路、第一滤波电路、DC
‑
DC变换器、第二滤波电路、负载、主控芯片、自适应准比例谐振控制器、比例积分控制器以及均与自适应准比例谐振控制器和比例积分控制器连接的脉冲调制器；其中自适应准比例谐振控制器、比例积分控制器和脉冲调制器均位于主控芯片内；所述PFC整流电路、第一滤波电路、DC
‑
DC变换器、第二滤波电路和负载依序连接；所述主控芯片均与DC
‑
DC变换器和PFC整流电路连接，交流输入电压频率与AC
‑
DC变换器输出电压输入至自适应准比例谐振控制器。
[0013]本专利技术还提供一种抑制AC
‑
DC变换器输出电压低频纹波的方法，所述方法包括如下步骤：
[0014]S1：交流输入电压经运放调制后输入主控芯片，得到输入电压的频率信息；
[0015]S2：AC
‑
DC变换器的输出电压经运放调制后输入主控芯片，得到AC
‑
DC变换器输出电压幅值信息；
[0016]S3：主控芯片根据采样得到的AC
‑
DC变换器输出电压幅值信息与预先设定的电压值作差并进行存储；
[0017]S4：主控芯片根据交流输入电压的输入频率计算自适应准比例谐振控制器的控制参数；
[0018]S5：根据所述控制参数实时计算作用于AC
‑
DC变换器的开关频率，根据开关频率则可得到有效抑制低频扰动的恒定输出电压。
[0019]进一步地，设定a1、b1、a2和b2为自适应准比例谐振控制器的控制参数，步骤S4的控制参数的计算过程如下：
[0020]S41：假定交流输入电压为单相交流输入电压，其频率为XHz，则输出电压为2XHz且幅值较大的低频波动，其中X为正整数；
[0021]S42：根据上述频率信息，得到自适应准比例谐振控制器复域坐标系下的传递函数如下：
[0022][0023]式中：k
p
、k
r
、ω
c
分别为自适应准比例谐振控制器的比例系数、谐振增益及谐振带宽,ω0＝314rad/s；
[0024]S43：对公式(1)进行离散化处理，可得到其差分方程表达如下：
[0025]y
k
＝a1×
x
(k)
‑
a2×
x
(k
‑
1)
‑
b1×
y
(k
‑
1)
‑
b2×
y
(k
‑
2)
ꢀꢀ
公式(2)
[0026]其中，x
(k)
表示自适应准比例谐振控制器的第k时刻的输入值，x
(k
‑
1)
表示自适应准比例谐振控制器的第k
‑
1时刻的输入值，y
(k
‑
1)
表示自适应准比例谐振控制器的第k
‑
1时刻的输出值，y
(k
‑
2)
表示自适应准比例谐振控制器的第k
‑
2时刻的输出值，k为大于2的整数；
[0027]S44：当单相交流输入的频率变化范围为LHz
‑
NHz，其中，L≤X≤N，按照步骤S42可求取各整数频率范围下的差分方程系数a1，a2，b1，b2,可得到如下矩阵表达式：
[0028][0029]其中，a1
(L)
表示输入频率为LHz下的a1值，a2
(L)
表示输入频率为LHz下的a2值，b1
(L)
表示输入频率为LHz下的b1值，b2
(L)
表示输入频率为LHz下的b2值，其余类似，不再赘述。
[0030]进一步地，步骤S5还包括如下步骤：
[0031]S51：对公式(3)进行分析，可提取一个(N
‑
L)*4的矩阵，对每一列进行一次函数线性拟合，具体方式如下：
[0032]S511：对提取的矩阵数据进行分析，每一列从第1行至第(N
‑
L)行均按照一次函数线性变化，对每一列均按照一次函数进行线性拟合：以第一列a
1(L)
,a
1(L+1)
,a
1(L+2)
…
a
1(N)
为例，经过线性拟合后可得到表达式如下：
[0033]a
1(x)
＝k
(a1)
×
x+b
(a1)
ꢀꢀ
公式(4)
[0034]其中，k和b为任意实数；
[0035]S512：参考上述步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制AC
‑
DC变换器输出电压低频纹波的装置，其特征在于，其包括PFC整流电路、第一滤波电路、DC
‑
DC变换器、第二滤波电路、负载、主控芯片、自适应准比例谐振控制器、比例积分控制器以及均与自适应准比例谐振控制器和比例积分控制器连接的脉冲调制器；其中自适应准比例谐振控制器、比例积分控制器和脉冲调制器均位于主控芯片内；所述PFC整流电路、第一滤波电路、DC
‑
DC变换器、第二滤波电路和负载依序连接；所述主控芯片均与DC
‑
DC变换器和PFC整流电路连接，交流输入电压频率与AC
‑
DC变换器输出电压输入至自适应准比例谐振控制器。2.一种抑制AC
‑
DC变换器输出电压低频纹波的方法，用于权利要求1所述的抑制AC
‑
DC变换器输出电压低频纹波的装置，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1：交流输入电压经运放调制后输入主控芯片，得到输入电压的频率信息；S2：AC
‑
DC变换器的输出电压经运放调制后输入主控芯片，得到AC
‑
DC变换器输出电压幅值信息；S3：主控芯片根据采样得到的AC
‑
DC变换器输出电压幅值信息与预先设定的电压值作差并进行存储；S4：主控芯片根据交流输入电压的输入频率计算自适应准比例谐振控制器的控制参数；S5：根据所述控制参数实时计算作用于AC
‑
DC变换器的开关频率，根据开关频率则可得到有效抑制低频扰动的恒定输出电压。3.根据权利要求1所述的抑制AC
‑
DC变换器输出电压低频纹波的方法，其特征在于，设定a1、b1、a2和b2为自适应准比例谐振控制器的控制参数，步骤S4的控制参数的计算过程如下：S41：假定交流输入电压为单相交流输入电压，其频率为XHz，则输出电压为2XHz且幅值较大的低频波动，其中X为正整数；S42：根据上述频率信息，得到自适应准比例谐振控制器复域坐标系下的传递函数如下：式中：k
p
、k
r
、ω
c
分别为自适应准比例谐振控制器的比例系数、谐振增益及谐振带宽,ω0＝314rad/s；S43：对公式(1)进行离散化处理，可得到其差分方程表达如下：y
k
＝a1×
x
(k)
‑
a2×
x
(k
‑
1)
‑
b1×
y
(k
‑
1)
‑
b2×
y
(k
‑
2)
ꢀꢀ
公式(2)其中，x
(k)
表示自适应准比例谐振控制器的第k时刻的输入值，x
(k
‑
1)
表示自适应准比例谐振控制器的第k
‑
1时刻的输入值，y
(k
‑
1)
表示自适应准比例谐振控制器的第k
‑
1时刻的输出值，y
(k
‑
2)
表示自适应准比例谐振控制器的第k
‑
2时刻的输出值，k为大于2的整数；S44：当单相交流输入的频率变化范围为LHz
‑
NHz，其中，L≤X≤N，按照步骤S42可求取各整数频率范围下的差分方程系数a1，a2，b1，b2,可得到如下矩阵表达式：
其中，a1
(L)
表示输入频率为LHz下的a1值，a2
(L)
表示输入频率为LHz下的a2值，b1
(L)
表示输入频率为LHz下的b1值，b2
(L)
表示输入频率为LHz下的b2值，其余类似，不再赘述。4.根据权利要求3所述的抑制AC
‑
D...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌云，张鑫，
申请(专利权)人：西安盛弘电气有限公司，
类型：发明
国别省市：