车载充电系统中输出电流纹波的自适应前馈校正的方法和装置制造方法及图纸

一种充电系统，包括用于连接到AC电源的AC

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】车载充电系统中输出电流纹波的自适应前馈校正的方法和装置


[0001]本专利技术总体上涉及机动车辆的车载充电，并且特别是涉及其中使用前馈控制来减少输出电流纹波的车辆车载充电方法和系统。

技术介绍

[0002]监管标准，诸如IEC61000
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2，要求从AC电源引出高功率的设备实现功率因数校正(PFC)。PFC调整与AC电压成比例的从AC电源引出的电流，从而减少高负载条件下AC正弦波的失真。这必然将随时间经过的输入功率波形定义为正弦曲线。图1图示了PFC电路的输入处的电压V、电流I和功率P。然而，DC
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DC转换器，诸如用于机动车辆中车载充电应用的DC
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DC转换器，要求接近恒定的功率输出。缓冲正弦功率输入以用于提供恒定功率输出的一种常用方法是在车载充电系统的PFC和DC
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DC级之间具有大型的电容组，通常被称为DC链路。电容器在输入功率周期的较低输入功率时段期间提供能量存储，并且在输入功率周期的较高功率输入功率时段期间被再充电。
[0003]在DC链路处提供恒定电压将要求无限的电容，因此实际上总是将存在一些AC纹波，其中纹波幅度与DC链路的电容成反比。图2图示了1mF、2mF和3mF的DC链路的DC链路处的电压纹波。因此，DC
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DC转换器还必须在其控制回路中提供纹波抑制，以衰减剩余的DC链路纹波，并防止纹波导致过大的输出电流纹波。
[0004]因为高压电容器既昂贵又笨重，所以将电容值降低至最小或者尽可能最小的电容是一种有竞争力的优势。这允许最大纹波仅受组件电压额定值限制，而不受输出电流纹波限制。然后，DC
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DC转换器将以足够的衰减抑制剩余的电压纹波，以满足输出纹波电流要求。
[0005]为车载充电系统实现DC
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DC转换器，同时对这样的DC链路纹波幅度进行充分衰减，给控制设计带来了挑战。通过对输出电流的传统闭环控制，既稳定又能实现DC链路纹波所要求的衰减的控制回路设计可能是不可能的。
[0006]一种用于改进衰减的技术是使用通常被称为“前馈”的方法来将DC链路电压直接注入控制中。该方法绕过控制回路中的固有延迟，并且抵消与输入电压成比例的输出电流纹波。必须注意正确设计前馈控制的系数，以便应用完全正确的校正量，从而消除输出电流纹波，但不要大到使输出电流纹波因过度补偿而反转极性并且增加。
[0007]实现此的传统方法涉及正确系数值的表征和/或计算，正确系数值在控制设计中用作固定常数。然而，典型DC
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DC转换器的响应经常是非线性的，并且在不同的操作点(例如输出电压)可能要求不同的系数。更进一步地，组件中的容差和漂移可能导致单独的DC
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DC转换器偏离表征/计算模型，从而降低前馈补偿的有效性。

技术实现思路

[0008]示例实施例克服了已知车载充电系统的缺陷，并且满足了对有效减少或者消除输出电流纹波的充电系统和方法的重大需求。
[0009]在示例性实施例中，充电系统包括：AC
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DC转换器，具有用于连接AC电源的输入端子；DC链路，具有连接到AC
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DC转换器的输出端子的一个端子，所述DC链路包括至少一个电容器；以及DC
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DC转换器，具有耦合到AC
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DC转换器的输出端子的输入端子、控制输入端子和用于耦合到要充电的负载的输出端子。DC
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DC转换器包括用于控制DC
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DC转换器的驱动电路。控制器具有：耦合到DC链路的至少一个前馈输入端子，用于接收与跨DC链路的电压相对应的信号；至少一个反馈输入端子，用于接收与由DC
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DC转换器在其输出端子处提供的输出电流相对应的至少一个信号；以及至少一个输出端子，所述至少一个输出端子耦合到DC
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DC转换器的控制输入端子。控制器在所述至少一个输出端子处生成控制信号，所述控制信号控制DC
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DC转换器的驱动电路。由控制器生成的控制信号基于DC链路处的纹波电压的正半周期和负半周期，以及在正半周期和负半周期中的至少一个期间DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流的幅度。
[0010]在一方面，对于DC链路处的纹波电压的多个周期中的每个周期，控制器基于DC链路处的纹波电压的正半周期和负半周期这两者期间DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流的幅度来调整控制信号。
[0011]在另一方面，在DC链路处的纹波电压的多个周期中的每一个中的正半周期或负半周期中的至少一个期间，控制器确定与DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流相关联的多个误差值，并且基于所述多个误差值调整前馈系数，其中由所述控制器生成的控制信号基于经调整的前馈系数。与DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流相关联的每个误差值都基于设定点电流值和DC
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DC转换器的输出端子处的瞬时电流。对于正半周期或负半周期中的至少一个中的每一个，控制器贯穿于所述多个周期中的每一个中的正半周期或负半周期中的至少一个对误差值进行积分。
[0012]对于DC链路处的纹波电压的多个周期中的每个周期，控制器基于DC链路处的纹波电压的正半周期和负半周期这两者调整控制信号。在所述多个周期中的每一个的正半周期期间，与DC
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DC转换器的输出端子处的电流纹波相关联的误差值包括DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流的瞬时值减去设定点电流值。在所述多个周期的每一个的负半周期期间，与DC
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DC转换器的输出端子处的电流纹波相关联的误差值包括设定点电流值减去DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流的瞬时值。
[0013]基于积分误差值，控制器通过添加到前馈系数的先前调整版本或者从前馈系数的先前调整版本减去来调整前馈系数。
[0014]控制器包括从DC链路的前馈路径和从DC
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DC转换器的输出端子的反馈路径。前馈路径生成前馈控制信号，反馈路径生成反馈控制信号，并且控制信号基于前馈控制信号和反馈控制信号。控制器组合前馈控制信号和反馈控制信号以生成组合控制信号。控制器基于组合控制信号生成控制DC
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DC转换器的驱动电路的控制信号。
[0015]基于组合控制信号，控制信号调制驱动电路中开关器件的开关频率、占空比或相移。
[0016]一种控制充电系统中的DC
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DC转换器的方法，所述充电系统包括耦合到DC
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DC转换器的输入的DC链路，所述方法包括：接收DC链路处的电压和表示DC
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DC转换器的输出处的电流的至少一个信号；以及对于纹波电压的多个周期，基于所接收的DC链路电压，确定DC链路处的纹波电压的正半周期和负半周期。该方法进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种充电系统，包括：AC
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DC转换器，具有用于连接到AC电源的输入端子；DC链路，具有连接到AC
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DC转换器的输出端子的端子，所述DC链路包括至少一个电容器；DC
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DC转换器，具有耦合到AC
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DC转换器的输出端子的输入端子、控制输入端子和用于耦合到要充电的负载的输出端子，所述DC
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DC转换器包括用于控制DC
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DC转换器的驱动电路；以及控制器，具有：耦合到所述DC链路的至少一个前馈输入端子，用于接收与跨DC链路的电压相对应的信号；至少一个反馈输入端子，用于接收与由DC
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DC转换器在其输出端子处提供的输出电流相对应的至少一个信号；以及耦合到所述DC
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DC转换器的控制输入端子的至少一个输出端子，所述控制器在所述至少一个输出端子处生成控制所述DC
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DC转换器的驱动电路的控制信号，其中由所述控制器生成的所述控制信号基于DC链路处的纹波电压的正半周期和负半周期，以及在所述正半周期或所述负半周期中的至少一个期间所述DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流的幅度。2.根据权利要求1所述的充电系统，其中对于DC链路处的纹波电压的多个周期中的每个周期，所述控制器基于在DC链路处的纹波电压的正半周期和负半周期这两者期间DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流的幅度来调整控制信号。3.根据权利要求1所述的充电系统，其中所述控制器在所述DC链路处的纹波电压的多个周期中的每一个的正半周期或负半周期中的至少一个期间，确定与所述DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流相关联的多个误差值，并且基于所述多个误差值调整前馈系数，由所述控制器生成的控制信号基于经调整的前馈系数。4.根据权利要求3所述的充电系统，其中与DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流相关联的每个误差值都基于设定点电流值和DC
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DC转换器的输出端子处的瞬时电流。5.根据权利要求4所述的充电系统，其中对于所述正半周期或所述负半周期中的至少一个中的每一个，所述控制器贯穿于所述多个周期的每一个的所述正半周期或负半周期中的至少一个对误差值进行积分。6.根据权利要求5所述的充电系统，其中对于DC链路处的纹波电压的多个周期中的每个周期，所述控制器基于DC链路处的纹波电压的正半周期和负半周期这两者来调整所述控制信号，在所述多个周期中的每一个的正半周期期间，与DC
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DC转换器的输出端子处的电流纹波相关联的误差值包括DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流的瞬时值减去设定点电流值，并且在所述多个周期中的每一个的负半周期期间，与DC
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DC转换器的输出端子处的电流纹波相关联的误差值包括设定点电流值减去DC
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DC转换器的输出端子处的纹波电流的瞬时值。7.根据权利要求5所述的充电系统，其中基于所述积分误差值，所述控制器通过添加到所述前馈系数的先前调整版本或从所述前馈系数的先前调整版本减去来调整所述前馈系数。8.根据权利要求1所述的充电系统，其中所述控制器包括从DC链路的前馈路径和从DC
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DC转换器的输出端子的反馈路径，所述前馈路径生成前馈控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：纬湃科技美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：