电源／转换器中组件值估计的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电源／转换器中组件值估计的方法和系统，在一个实施例中，本发明专利技术方法包括包括将输出纹波电压分解成不同成分，并利用该分解所必要的比例系数来对电源的电容和ＥＳＲ进行测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电源/转换器中的组件值估计。
技术介绍
一般来说，在DC-DC转换器和电源领域，为了达到最佳瞬态性能，有必要知道电源的功率组件值(component value) 0在常规的电源应用当中，因为电源与各种不同的负载一起工作，所以负载电容可能无法确定。除了电容以外物理负载电容还具有等效串联电阻 (ESR)和等效串联电感(ESL)。在很多情况下，所述等效串联电感可能不太重要。然而，等效串联电阻却是非常重要的。所述等效电阻的作用在于在占空比和输出电压之间产生高频零和传递函数。电容ESR在闭环稳定性方面具有极佳的效果，因此必须要予以说明。为了测量任何网络的性能，可能需要注入信号。自适应方法可以注入一已知占空比波形并在输出电压上测量其响应。这些方法均有其局限性，注入信号可能引起输出误差， 这会使得电源达不到其目的，即要消除这些变化。因此，一种不需要注入信号的测量方法就显得很有必要。
技术实现思路
上述问题以及进一步和其他问题均通过本专利技术来解决。这些方案及其他的优势之处通过本专利技术下述的各种实施例来进行说明。在一个实施例中，本专利技术所述的方法包括将输出纹波电压分解成不同成分，并利用该分解所必要的比例系数来对电源的电容和ESR进行测量。在一个实例中，使用相关性获取所述比例系数。在另一实例中，使用LMS算法获取所述比例系数。在另一种实例中，采样电压输出波形被用于获取所述比例系数。通过相关性估计具有接受占空比指令的驱动组件的电源/转换器的至少一个系统参数的方法，可以包括，但不限于包括，将与电源/转换器相关的纹波电压分解成不同成分(constituent)的步骤；基于标称网络确定电源/转换器的至少两个基函数，所述至少两个基函数包括测试值；通过将成分与测试值关联计算出至少一个比例系数；以及基于比例系数估计系统参数。通过LMS算法估计电源/转换器的系统参数的方法，可能包括，但不限于包括，将与电源/转换器相关的纹波电压分解成不同成分的步骤；基于标称网络将电源/ 转换器的理想电容电压基函数与ESR电压基函数求和；按比例缩放总和；通过将最小均方误差(LMS)算法应用到电源/转换器的输出电压和按比例缩放的总和上计算比例系数；并基于比例系数估计系统参数。通过采样估计电源/转换器的系统参数的方法，可能包括，但不限于包括，基于标称网络确定电源/转换器的理想电容电压基函数和ESR电压基函数的步骤；对电源/转换器的输出波形进行采样来确定电容电压和ESR电压的最小值和最大值； 将最小值和最大值与所述理想电容基函数以及ESR基函数进行比较；基于比较步骤确定比例系数；并基于比例系数估计系统参数。本专利技术的一种电源/转换器包括，但不限于包括，一提供输出电压的电路。所述电路包括纹波电压，并且所述纹波电压具有各种不同成分。所述电源/转换器还包括开关组件(switch component)，所述开关组件能够有效地在开关状态之间对电路进行转换。所述电源/转换器还包括驱动组件，所述驱动组件能够有效地对所述开关组件进行驱动以促使其在开关状态之间的转换。所述驱动组件具有周期。所述电源/转换器还包括补偿组件， 所述补偿组件能够有效地接收输入控制信号并估算电源/转换器的系统参数，并且能够有效提供基于输入控制信号的占空比指令和估计值给驱动组件。所述电源/转换器还包括基函数发生器，所述基函数发生器能够基于电源/转换器的标称网络提供电源/转换器的基函数。基函数包括测试值。所述电源/转换器还包括相关器，所述相关器可以使得测试值与所述成分相关以计算比例系数。所述电源/转换器还包括一提供估计值给基于比例系数的补偿器的估计器。在现有的实施例中，所述输出电压的AC成分被分解成两个相互正交的基函数—— 通过电容器的电压和通过电容器电阻的电压——它们相互正交是由其性质所决定的。所述输出电压和开关电压之间的转移函数可能与参数值和每个基函数的变形相关。然后，由于所述输出电压的AC成分的分解，电容器的电容和电阻就可以被估计出来。有若干方法可以得到所述分解，其与系统和方法的各种实施例一起被公开。应用本专利技术所述系统的功率转换器(电源)的实施例也同样被公开。在一个实施例中，本专利技术所述的方法使用脉宽调制 (PWM)信号作为电源网络的激励，并使用高频信号作为测量方法。附图说明为了更好地理解本专利技术，以及其他和进一步的要求，附图和细节说明将作为参考。图Ia是典型的PWM降压式电源原理图； 图Ib是本专利技术功率变换器的原理图2是图Ia所示的PWM降压式电源的稳定状态波形图3是分解成两个成分的输出纹波图4是采样率为8倍PWM频率的波形采样代表图5是本专利技术LMS算法实现的原理图6是本专利技术双积分器实现的示例性实施例的原理图7是本专利技术如图5所示的LMS算法的示例性实施例结果图8是如图5所示的LMS算法实现的示例性实施例的收敛结果图9是本专利技术示例性实施例的基波上的采样时间和它们的对应点的曲线图；和图10是本专利技术示例性实施例的带通滤波器的原理图。具体实施例方式为了更好地阐明本专利技术的系统，下面描述了一使用降压转换器拓扑结构的示例性实施例。图Ia显示了 PWM降压式电源17的原理图。图Ia所示的输出电压有两个成分通过等效串联电阻(ESR)的电压Vresl3，和通过理想输出电容器19，无ESR的电压Vcapl5。 对于电源17，所述成分被选择这样输出电压纹波很小。其结果是电感电流21具有会被输出电容器19滤除的三角波形特征。 功率级的转移函数近似为这里Rcap是输出电容器ESR，C是输出电容，L是电感，Rind是电感的ESR，Vout是输出电压11，SW是开关电压23。现在参考图lb，电源输出和AC耦合开关波形(没有显示)被提供给实现本专利技术方法实施例的C&ESR估计器子系统27。C&ESR估计器子系统27的结果被提供给自适应补偿器四(例如，但不限于，美国专利申请#2007/0112443描述的自适应补偿器，这里整体作为参考引入)。C&ESR估计器子系统27可以通过下面公开的相关器方法、LMS方法，或采样方法来实现。电源/转换器100包括，但不限于包括，提供输出电压11的电路。所述电路包括纹波电压，并且所述纹波电压具有不同成分。电源/转换器100还包括开关组件23。开关组件23能够在开关状态之间对电路进行转换。电源/转换器100还包括驱动组件25，所述驱动组件能够有效地对所述开关组件23进行驱动以促使开关状态之间的转换。所述驱动组件25具有周期。所述电源/转换器100还包括补偿组件27，所述补偿组件能够有效地接收输入控制信号39和所述电源/转换器100的系统参数的估计值41，并且能够有效提供基于输入控制信号39的占空比指令43和估计值41给驱动组件25。所述电源/转换器100还包括基函数发生器33，所述基函数发生器基函数给基于标称网络的电源/转换器 100提供电源/转换器100的基函数。基函数可能包括测试值。所述电源/转换器100还可能包括相关器31，所述相关器31可以使得测试值与所述成分相关以计算比例系数。所述电源/转换器还包括一提供估计值41给基于比例系数的补偿器27的估计器27。现在参考图2，其显示了 PWM控制器25 (图la)中的稳定状态波形。所述PWM频率可能远大于滤波器共振频本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种估计具有接受占空比指令的驱动组件的电源／转换器的至少一个系统参数的方法包括以下步骤：将与电源／转换器相关的纹波电压分解成不同成分；基于标称网络确定电源／转换器的至少两个基函数，所述至少两个基函数包括测试值；通过将所述成分与测试值相关联来计算至少一个比例系数；以及基于至少一个比例系数估计至少一个系统参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·肯利，
申请(专利权)人：LL建筑公司，
类型：发明
国别省市：US