用于控制谐振模式功率供应的方法以及具有控制器的谐振模式功率供应的电路技术

一种用于控制谐振模式功率供应的方法，所述谐振模式功率供应包括：开关组件（K1、K2、K3、K4），在所述开关组件之间连接有具有输出负载的谐振电路，以及控制器（C），所述控制器（C）被配置为，通过响应于慢响应监控电路（SMC）的输出，控制所述开关组件（K1、K2、K3、K4）的开关频率，来稳定输出电压或电流，其中所述慢响应监控电路被配置为监控所述输出电压或电流、并且具有对于所述输出电压或电流的值的变化的特定的响应时间（τ1）。所述功率供应还包括能量再循环电路（ERC1），在所述能量再循环电路中，通过快响应监控电路（CMC1）监控电流（Ilim），所述快响应监控电路具有比所述慢响应监控电路（SMC）的响应时间（τ1）快的对所述（Ilim）电流中的变化的响应时间（τ2）。所述方法涉及经由所述控制器（C）调整所述开关组件（K1、K2、K3、K4）的开关频率，以便在电流（Ilim）超过阈值时，减小供应到所述谐振电路的功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制谐振模式功率供应的方法以及具有控制器的谐振模式功率供应
本专利技术涉及用于控制谐振模式软开关的功率供应的方法以及具有控制器的谐振模式功率供应，用以稳定输出电压、电流或功率。
技术介绍
大多数的谐振模式功率供应不能够在整个负载范围上(即从打开到短路输出)提供电压、电流或输出功率的适当稳定。通常，这些状态中的任何一个或两者可以被视为最不利的操作条件。为了克服这个问题，可以通过例如提供额外的能量再循环电路或采用用于控制开关的先进的电路来修改谐振电源电路配置，其中所述额外的能量再循环电路使得能量从谐振电路馈送回电源。波兰专利申请P-349476公开了用于在被提供有电路的功率供应中的输出电压和电流控制的方法，其中所述电路将多余的能量从谐振电路串联电容器馈送回逆变器电源(能量再循环)。所述逆变器具有输出电压限制器，该输出电压限制器的输入例如通过也起到输出变压器作用的变压器与负载并行连接。质量因数限制器的整流器的输出端连接到逆变器DC功率供应总线。电压限制器和能量再循环电路以互补的方式操作，使得能量再循环电路限制谐振电路电流，并且因此，额外存储的能量被从电压限制器和能量再循环电路供应回电源。由于功率供应向电源提供了连续的能量再循环，因此谐振电路电路波形即使在无负载的情况下也保持了准正弦的特征，并且输出DC或AC电压幅度被限制到通过电压限制器参数所设置的水平。在另一个示例性实施例中，电容器连接到功率供应DC输出，以增强谐振电路中的准正弦电流。通过一系列的校正的正弦电压脉冲来对电容器进行充电，直到电容器电压获得通过输入电压分压器设置的开关关断的水平和在条件下应用到比较器的第二输入的参考电压为止，其中所述条件为最短脉冲序列的持续时间等于谐振电路自振荡的三个半周期，并且所述脉冲序列被在开关的电流接近零的时刻被开启和关断。然而在脉冲组之间的暂停期间，通过与DC供应的一个极相邻的开关，使得谐振电路短路。根据美国专利申请US2010/00205695，已知具有用于自适应地控制脉冲之间的死时间(dead time)的系统的谐振变换器，以改善变换器的效率、减小功率组件中的电压和电流应力、并且减轻电磁干扰。通过与输入电压的幅度相一致并且被根据通过谐振电路的电感元件的电流控制的控制电路自适应地设置通过开关电流所生成的脉冲之间的死时间。还可以根据电流值基于逐个周期地计算死时间或从与输入电压和电感器电流值相一致地设置死时间的查找表来获取死时间。根据美国专利申请US20030231514，已知专用于100千伏特或更高的量级的高压应用的串并联谐振变换器和操作这样的变换器的方法。控制电路具有两种操作状态:用于控制系统输出参数的第一状态和开始状态。在本专利技术的此实施例中，开关的导通的开始与并行谐振电路电流的值同步。更具体而言，以最大并行谐振电路电流值和以与串行谐振电路中的相同极性执行开关之一的第一导通的开始。根据美国专利申请US20090034298，已知以低负载条件和低待机功率损耗用于具有低功率损耗的谐振型AC-DC功率供应的方法。该方法基于频率响应和谐振变换器的谐振电路的加载条件，调整开关频率和开关占空比(duty cycle),以获取稳定的输出电压。该方法还改善了其采用零电压开关(ZVS)和输出同步整流器的性能。谐振型功率供应控制器利用包括将频率调整和脉宽调制相组合的混合技术(被称为频率调制混合脉宽调制(frequency modulation hybrid pulse width modulation, FMHYPWM))。控制器还可以用于功率因数校正和输出同步整流器控制。此外，在波兰专利申请P-389886中，描述了用于控制包括改变桥开关的开关从而介于开关的开启对之间的谐振型变换器中的H-桥的方法:第一和第三或第二和第四是高压侧开关的交替开启的对:第一和第四或低压侧开关:第二和第三。尽管上述方法是有用的，但它们并没有完全利用通过使用谐振电路的自振荡的控制所提供的优势。本专利技术的目的在于提供控制能够在整个负载范围上(即从打开到短路输出)提供输出电压、电流或功率的适当稳定的谐振模式软开关功率供应的方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是用于控制谐振模式功率供应的方法，所述谐振模式功率供应包括:开关组件，在所述开关组件之间连接有具有输出负载的谐振电路，以及控制器，所述控制器被配置为，通过响应于慢响应监控电路的输出，控制所述开关组件的开关频率，来稳定输出电压或电流，其中所述慢响应监控电路被配置为监控所述输出电压或电流、并且具有对于所述输出电压或电流的值的变化的特定的响应时间(Tl)。所述功率供应还包括能量再循环电路，在所述能量再循环电路中，通过快响应监控电路监控电流，所述快响应监控电路具有比所述慢响应监控电路的响应时间(τ I)快的对所述电流中的变化的响应时间(τ 2)，并且其中，所述方法包括经由所述控制器调整所述开关组件的开关频率，以便在电流超过阈值时，减小供应到所述谐振电路的功率。优选地，通过用于监控所述再循环电路的电流的所述快响应电路，经由所述控制器，增加所述开关组件的开关频率。优选地，通过用于监控所述再循环电路的电流的所述快响应电路，经由所述控制器，关断所述开关组件的开关。优选地，通过所述控制器，在重输出负载、超过所述阈值的情况下，通过调整采用软开关技术的所述开关组件的开关频率，稳定所述输出电压或电流，以便以通过所述开关的负或零电流开启所述开关，通过用于监控所述谐振电路电流的电路来监控所述电流，其中在所述谐振电路振荡的每个周期期间，将每个开关的所述占空因数保持为接近于50%，并且调整开关之间的死时间，以便在所述死时间期间，开关处的电势能够获取接近于所述供应总线电势的值；而在轻输出负载、低于所述阈值的情况下，通过藉由缩短所述开关中的一些开关、关断其他开关并且在通过这些开关的电流为负或零的时刻再次开启所述其他开关，利用所述谐振电路自振荡全周期的顺序周期窃取，来稳定所述输出电压或电流。优选地，所述输出电压、电流或功率相对于开关频率的特性是模糊的，并且包括两个区域:第一区域，通过降低所述开关的开关频率来表征从无负载到最大负载，和第二区域，通过增加所述开关的开关频率来表征从最大负载到短路。本专利技术的目的还在于一种谐振模式功率供应，包括:开关组件，在所述开关组件之间，连接有具有输出负载的谐振电路，以及控制器，所述控制器被配置为，通过响应于慢响应监控电路的输出，控制所述开关组件的开关频率，来稳定输出电压或电流，其中所述慢响应监控电路被配置为监控所述输出电压或电流、并且具有对于所述输出电压或电流的值的变化的特定的响应时间(τ 1)。其还包括能量再循环电路，在所述能量再循环电路中，通过快响应监控电路监控电流，所述快响应监控电路具有比所述慢响应监控电路的响应时间(τ 1)快的对所述电流中的变化的响应时间(τ 2)，其中，所述快响应监控电路被配置为经由所述控制器调整所述开关组件的开关频率，以便在电流超过阈值时，减小供应到所述谐振电路的功率。优选地，所述快响应监控电路被配置为，经由所述控制器，增加所述开关组件的开关频率。优选地，所述快响应监控电路被配置为，经由所述控制器，关断所述开关组件的开关。优选地，所述控制器被配置为以两种模式进行操作:在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制谐振模式功率供应的方法，所述谐振模式功率供应包括：‑开关组件（K1、K2、K3、K4），‑在所述开关组件之间，连接有具有输出负载的谐振电路，以及‑控制器（C），所述控制器（C）被配置为，通过响应于慢响应监控电路（SMC）的输出，控制所述开关组件（K1、K2、K3、K4）的开关频率，来稳定输出电压或电流，其中所述慢响应监控电路被配置为监控所述输出电压或电流、并且具有对于所述输出电压或电流的值的变化的特定的响应时间（τ1），其特征在于‑所述功率供应还包括能量再循环电路（ERC1），在所述能量再循环电路中，通过快响应监控电路（CMC1）监控电流（llim），所述快响应监控电路具有比所述慢响应监控电路（SMC）的响应时间（τ1）快的对所述（llim）电流中的变化的响应时间（τ2），‑并且其中，所述方法包括经由所述控制器（C）调整所述开关组件（K1、K2、K3、K4）的开关频率，以便在电流（llim）超过阈值时，减小供应到所述谐振电路的功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.02 PL P.3958441.一种用于控制谐振模式功率供应的方法，所述谐振模式功率供应包括: _开关组件(1(1、1(2、1(3、1(4)， -在所述开关组件之间，连接有具有输出负载的谐振电路，以及-控制器(C)，所述控制器(C)被配置为，通过响应于慢响应监控电路(SMC)的输出，控制所述开关组件(K1、K2、K3、K4)的开关频率，来稳定输出电压或电流，其中所述慢响应监控电路被配置为监控所述输出电压或电流、并且具有对于所述输出电压或电流的值的变化的特定的响应时间(τ?)， 其特征在于 -所述功率供应还包括能量再循环电路(ERC1),在所述能量再循环电路中，通过快响应监控电路(CMC1)监控电流(llim)，所述快响应监控电路具有比所述慢响应监控电路(SMC)的响应时间(τ I)快的对所述(Ilim)电流中的变化的响应时间(τ 2)， -并且其中，所述方法包括经由所述控制器(C)调整所述开关组件(KU Κ2、Κ3、Κ4)的开关频率，以便在电流(Ilim)超过阈值时，减小供应到所述谐振电路的功率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过用于监控所述再循环电路(ERCl)的电流(Ilim)的所述快响应电路(CMC1)，经由所述控制器(C)，增加所述开关组件(Kl、Κ2、Κ3、Κ4)的开关频率。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过用于监控所述再循环电路(ERCl)的电流(Ilim)的所述快响应电路(CMC1)，经由所述控制器(C)，关断所述开关组件(Kl、Κ2、Κ3、Κ4)的开关。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述控制器(C): -在重输出负载、超过所述阈值的情况下， -通过调整采用软开关技术的所述开关组件(KU Κ2、Κ3、Κ4)的开关频率，稳定所述输出电压或电流， -以便以通过所述开关(KU Κ2、Κ3、Κ4)的负或零电流开启所述开关(KU Κ2、Κ3、Κ4)，通过用于监控所述谐振电路电流的电路(CMC2 )来监控所述电流， -其中在所述谐振电路振荡的每个周期期间，将每个开关的所述占空因数保持为接近于50%，并且 -调整开关之间的死时间，以便在所述死时间期间，开关处的电势能够获取接近于所述供应总线电势的值， -而在轻输出负载、低于所述阈值的情况下， -通过藉由缩短所述开关(Κ1、Κ2、Κ3、Κ4)中的一些开关、关断其他开关(Κ1、Κ2、Κ3、Κ4)并且在通过这些开关的电流为负或零的时刻再次开启所述其他开关，利用所述谐振电路自振荡全周期的顺序周期窃取，来稳定所述输出电压或电流。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出电压、电流或功率相对于开关频率的特性是模糊的，并且包括两个区域:第一区域，通过降低所述开关(Κ1、Κ2、Κ3、Κ4)的开关频率来表征从无负载到最大负载，和第二区域，通过增加所述开关(Κ1、Κ2、Κ3、Κ4)的开关频率来表征从最大负载到短路。...

【专利技术属性】
技术研发人员：切扎里·沃雷克，
申请(专利权)人：克拉科夫大学，
类型：发明
国别省市：波兰;PL