对向谐振槽供应的能量进行控制的自适应控制方法和自适应控制器技术

本发明专利技术涉及对由电源(14)向可连接到电负载(13a、13b)的谐振槽(Cr、Lr)供应的能量进行控制的自适应控制方法。该方法包括步骤：基于谐振槽(Cr、Lr)中的能量的信息，确定要供应到该槽(Cr、Lr)的能量的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对由电源向可连接到电负载的谐振槽(resonance tank)供应的能量进行控制的自适应控制方法。
技术介绍
谐振槽包括至少一个电感器和至少一个电容器，使得在该槽中能储存电能。在某些应用中，谐振槽可用作中间电能储存器，该中间电能储存器由特定电源供电并可以装载不同的电负载。由于电源的信号特性(behavior)和在电负载侧的期望电特性通常与谐振槽中的电信号不相符，因此输入转换器与输出转换器分别互联在位于一侧上的谐振槽与位于另一侧的电源和负载之间。转换器设置为转换信号的频率和控制在负载处的期望振幅，使得诸如家庭应用之类的电负载能够正常运转。此外，现有技术系统中，负载处的电压被控制为使得多个负载阻抗可连接到谐振槽同时维持电压要求
技术实现思路
本专利技术的一个目的是改进对由电源向可连接到电负载的谐振槽供应的能量进行控制的自适应控制方法。此外，根据本专利技术的方法进一步包括步骤基于谐振槽中的能量的信息来确定要供应的能源的量。本专利技术至少部分基于这样的观点压控转换器从能量角度来说并不是最优的。对于这样的系统的精确研究表明，通常情况下为谐振槽供应的能量比在特定情况下需要的能量要多，从而使谐振槽中的铜损失比必要的情况下要多。本专利技术进一步至少部分基于这样的观点谐振槽的能量信息原则上包括与匹配电源和一个或多个电负载有关的所有信息。显然，通过基于谐振槽中的能量的信息来确定要向所述槽供应的能量的量，能够获得对谐振槽和负载的更有效的能量控制，从而产生从能量角度来说具有改进性能的能量供应系统。结果，最优化地使用了在从电源到负载的链中使用的部件和材料。根据本专利技术的一个实施例，谐振槽能量的缓冲分量被控制为严格地保持为正，使得谐振槽总是包含足够的能量以对连接到该谐振槽的电负载进行供电。作为替代，所述槽能量中的缓冲分量允许临时变为负，从而实现非常节能的方案。然而，在负载侧的能量需求则减弱了。根据本专利技术的另一个实施例，谐振槽能量的缓冲分量在控制过程中被最小化，使得谐振槽中的能量的过剩被抵消，从而提供节能系统。进一步，本专利技术涉及一种自适应控制器。本专利技术还涉及一种计算机程序产品。计算机程序产品可包括储存在数据载体(如 CD或DVD)上的一组计算机可执行指令。该组计算机可执行指令允许可编程计算机来执行上面定义的方法，还可用于例如通过因特网从远程服务器来下载。在后面的权利要求中描述了根据本专利技术的其他有利的实施例。附图说明现在，将参照附图仅通过举例来描述本专利技术的实施例，在附图中图I示出了根据本专利技术的供电网络的立体示意图；图2示出了图I的供电网络的一部分的示意图；图3示出了图2的部分供电网络的简单电路图； 图4示出了图2的部分供电网络的更详细的电路图；图5示出了负载到图I的供电网络的感应连接；图6示出了几个能量曲线图；以及图7示出了根据本专利技术的方法的流程图。所述附图仅为根据本专利技术的优选实施例的示意图。在附图中，相同的附图标记指代相同的或相对应的部件。具体实施例方式图I示出了在长方体室2内设置的供电网络I的立体示意图。供电网络I经监控元件4连接到公共供电系统的网点3。主线路从监控元件4向室2延伸。主线路包括分配点5、6，分配点5、6分支出供电线路7、8，该供电线路7、8分别安置在底面附近和顶棚附近。 诸如如家用电器之类的电负载可以以感应方式连接到供电线路7、8，如下面更详细说明的。图2示出了供电网络I的一部分9的示意图。这里，在室2的底面处，分配点5连接到供电线路7。分配点5包括与供电线路7串联设置的电容。供电线路7形成为在封闭环路中的电导线，使得线路7和电容形成谐振电路，又称为LC电路或谐振槽。分配点5还包括用于将来自电源的电能(例如，50Hz谐波信号)转换成中心频率为谐振槽的谐振频率的电能的转换器。转换器包括根据本专利技术的自适应控制器，该自适应控制器用于对由电源 (即，从网点3)向可连接到电负载的谐振槽供应的能量进行控制。为了将电负载连接到供电线路7，可使磁性铁氧体核IOa-C围绕供电线路7的截面移动，形成初级线圈。通过打开(open)磁铁核10a-c,伸出次级线圈lla_c,从而形成变压器元件。次级线圈lla-c连接到输出转换器12a_c，输出转换器12a_c用于将谐振信号转换成适用于为电负载13a-c供电的谐波信号，即230伏、50赫兹的信号。由于电负载13a_c 被感应连接，所以不存在电短路的危险。图3示出了部分供电网络9的简单电路图。这里，由受控电源14来表示包括用于控制供应到谐振槽的电能的控制器的谐振功率转换器。进一步，示出了包括在网点5中的电容(；和表示线圈7的电感Lp谐振槽(；、1^与电负载13&-13串联连接。显然，另一数量的电负载(例如，单个负载或三个负载)也可连接到谐振槽。图4示出了部分供电网络9的更详细的电路图。由较为复杂的电感电路7替代表示供电线路的电感，而将受控电源14分成电源14a和转换器，该转换器包括开关级 (switching stage) 14b和用于对供应到谐振槽的能量进行控制的控制器。开关级14b分别在电源14a的端子和谐振槽的端子之间互连。控制器驱动开关级14b中的开关元件，如半导体开关，优选为大功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关。在负载侧，输出转换器12a-b包括开关级，在谐振槽中控制该开关级以从谐振信号中生成期望的电信号。次级线圈Ila经磁稱合15感应连接到初级线圈。图5示出了负载到供电网络I的示意性感应连接。有利地，供电线路7的线圈有伸长的结构，从而线圈的电导元件间的偏移(offset)相对于所述导电元件的长度而言较小， 使得由各个电导元件产生的磁场基本上相互抵销。在图5中示出的实施例中，线圈的第一部分22包括其中在使用期间电流在特定的方向20上流动的电导元件，该第一部分22围绕线圈的第二部分23，该第二部分23包括其中电流在相反方向21上流动的导电元件。通过以这种方式设置线圈，导电元件或导线的第一部分22围绕导电元件或导线的第二部分21， 供电线路7外面的净磁场(net magnetic field)基本上消失。进一步，可以例如通过使用夹具，至少局部分割供电线路7，使得电导元件或导线的内部部分21可被局部地从元件的进行围绕的外部部分22中拉出。然后，磁性铁氧体核10可以在初级线圈的第一部分和第二部分之间移动，使得磁场可被耦合到次级线圈11。在根据本专利技术的自适应控制器的操作期间，将谐振槽中的能量的信息用作确定向该谐振槽供应的能量的量的基础。图6示出了几个能量曲线图，其与谐振槽中的能量和时间的关系相关联。左上方的曲线图示出了感应能量L与时间t的关系。类似地，右上方的曲线图示出了电容能量E& 与时间t的关系。左下方的曲线图示出了总能量(感应能量L加上电容能量E&)与时间t 的关系。按照预期，总能量大体上为满足理想情况的常数，其中输入到谐振槽的能量的量与输出到负载的能量相等。由于对理想情况的干扰，所以在总能量中存在谐 波纹波(harmonic ripple)。右下方的曲线图示出了输入到槽中的能量Ein(虚线)和从槽输出的能量Erat(实线)。要注意的是，总能量中的纹波与谐振槽能量的瞬时缓冲分量相关联。在控制向谐振槽供应的能量值的过程中，可以将瞬时缓冲分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.09.08 NL 20034501.一种自适应控制方法，用于控制由电源向可连接到电负载的谐振槽供应的能量，该方法包括步骤基于该谐振槽中的能量Em的信息，确定要供应的能量的量。2.根据权利要求I所述的方法，其中所述谐振槽中的能量的信息包括与该谐振槽能量的缓冲分量有关的信息。3.根据权利要求I或2所述的方法，其中所述谐振槽能量的缓冲分量被控制为严格地保持为正。4.根据权利要求2、3或4所述的方法，其中所述谐振槽能量的缓冲分量在控制过程中被最小化。5.根据前述权利要求I至4中任一项所述的方法，其中经滤波的谐振槽能量的增加被整合，且随后被控制为基于向所述谐振槽供应的能量的值。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所整合的经滤波的缓冲分量Ebuf被控制为与向所述谐振槽供应的能量Ein成比例。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述滤波过程和所述整合过程的时间标度各不相同。8.根据权利要求5、6或7所述的方法，其中所述基于供应的能量的值与所述供应的能量线性或二次相关。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括测量用于确定谐振槽能量信息的至少一个物理参数。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括对脉冲宽度调制(...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗雷德里克·弗兰克·阿里·凡·德·白鲁，约翰尼斯·阿伯拉罕·费雷拉，保罗·鲍尔，米盖尔·卡斯蒂拉，
申请(专利权)人：奥普提墨斯阿浦斗有限公司，
类型：发明
国别省市：