專利名稱：同步控制諧振型功率變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種諧振式功率變換器，特別是一種同步控制諧振型功率變換器及其技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的諧振式功率變換器是采用傳統(tǒng)的單電壓環(huán)控制技術(shù)，雖然諧振式功率變換器具有高效率、低電磁干擾、線路控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，如圖1所示，由諧振式功率變換裝置1’、誤差放大器2’、V/F壓控振蕩器3’及分相器4’構(gòu)成諧振型功率變換器，由誤差放大器2’的輸出端與V/F壓控振蕩器3’的輸入控制端相連，V/F壓控振蕩器3’的輸出端與分相器4’的輸入端相連，分相器4’的輸出端分別接諧振式功率變換裝置1’的兩主開關(guān)管(K1、K2)控制端，誤差放大器2’的兩輸入端分別接預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓和諧振式功率變換裝置1’的輸出端而構(gòu)成輸出電壓控制環(huán)路，當(dāng)輸出電壓V0變化時(shí)，誤差放大器2’輸出放大的誤差電壓信號(hào)調(diào)控V/F壓控振蕩器3’的頻率來實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定，但由于其誤差放大器2’的誤差電壓輸入信號(hào)為諧振式功率變換裝置1’的輸出端電壓的積分值，故控制系統(tǒng)反應(yīng)速度很慢，不可能做到對(duì)諧振式功率變換裝置1’的瞬態(tài)即時(shí)控制；在該傳統(tǒng)的諧振式功率變換器基礎(chǔ)上，近年來又出現(xiàn)了諧振電壓控制型功率變換器等改良型，理論上分析并不能解決諧振式功率變換器由空載到滿負(fù)荷、滿負(fù)荷到空載及母線電壓變化的瞬態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，控制系統(tǒng)對(duì)功率變換裝置1’的即時(shí)同步控制，使諧振式功率變換器主開關(guān)功率管(K1、K2)零電壓、零電流條件喪失、出現(xiàn)失諧、間歇現(xiàn)象，引發(fā)系統(tǒng)可靠性低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的諧振型功率變換器在邊界條件下工作時(shí)，瞬變因素使功率變換裝置出現(xiàn)系統(tǒng)失控、可靠性低的問題，提供一種以傳統(tǒng)的輸出電壓控制環(huán)來保證輸出的穩(wěn)定性、以增設(shè)的瞬態(tài)同步控制環(huán)來提高系統(tǒng)可靠性的同步控制諧振型功率變換器及其技術(shù)方案。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是這種同步控制諧振型功率變換器，它由諧振式功率變換裝置1、同步脈沖檢測(cè)電路2、諧振能量補(bǔ)充電路3、V/F壓控變換電路4和開通脈沖檢測(cè)電路5構(gòu)成。本發(fā)明設(shè)計(jì)思想及工作原理是從電壓耦合繞組23取出電壓耦合信號(hào)ULr如圖4a，經(jīng)整流器21整流其輸出接或門電路22的一輸入端；壓控振蕩器42的輸出波形如圖4b，其輸出端接或門電路22的另一輸入端，或門電路22的輸出端接壓控振蕩器42的外設(shè)定時(shí)元件；諧振能量補(bǔ)充繞組33經(jīng)整流器34整流，其輸出端通過電子開關(guān)K3接母線電壓兩端；開通脈沖檢測(cè)電路5輸入端接分相器43的兩輸出端，開通脈沖檢測(cè)電路5輸出端接信號(hào)處理器32的復(fù)位端；電流耦合器31接帶有整流器的信號(hào)處理器32的輸入端，信號(hào)處理器32輸出端接電子開關(guān)K3的控制端；當(dāng)瞬態(tài)因素使諧振環(huán)路能量發(fā)生突變時(shí)，或門電路22的輸出端即時(shí)輸出控制脈沖如圖4c，壓控振蕩器42的外設(shè)定時(shí)元件回零、輸出下一個(gè)半周的控制指令，完成諧振式功率變換裝置1的瞬態(tài)同步控制；根據(jù)諧振式功率變換裝置瞬態(tài)能量變換的大小，信號(hào)處理器32輸出端通過調(diào)控電子開關(guān)K3脈沖寬度完成諧振能量的補(bǔ)充，確保諧振式功率變換裝置1始終處于諧振狀態(tài)；而壓控振蕩器42輸入控制端接誤差放大器41的輸出端，誤差放大器41的一輸入端接基準(zhǔn)電壓Vf，另一端接輸出電壓V0，壓控振蕩器42的輸出端接分相器43的輸入端，分相器43輸出端接諧振式功率變換裝置1的兩主開關(guān)管(K1、K2)控制端，當(dāng)輸出電壓出現(xiàn)正或負(fù)偏差時(shí)，通過調(diào)控壓控振蕩器42的輸出頻率完成輸出電壓的柔性調(diào)節(jié)。
上述的功率變換器，其電壓耦合繞組23，是在諧振電感Lr上增加的輔助繞組。
上述的功率變換器，其諧振能量補(bǔ)充繞組33，是在諧振式功率變換裝置1的主變壓器上增加的輔助繞組構(gòu)成；上述的功率變換器，其信號(hào)處理器32，是由整流器、帶有電子開關(guān)的積分變換器、比較器構(gòu)成；上述的功率變換器，開通脈沖檢測(cè)電路5是一或門電路。
上述的功率變換器，其諧振式功率變換裝置1，可以是全橋、半橋、也可以是推拉結(jié)構(gòu)的諧振式功率變換裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案在傳統(tǒng)的單電壓環(huán)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，以同步脈沖檢測(cè)電路2為關(guān)鍵、以諧振能量補(bǔ)充電路3為輔助的手段，有效解決了現(xiàn)有諧振型功率變換器由空載到滿負(fù)荷、滿負(fù)荷到空載及母線電壓變化的瞬態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，功率變換裝置1’極易進(jìn)入失控狀態(tài)的一系列問題，是一種既有理論意義又有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的同步控制諧振型功率變換器技術(shù)方案；本發(fā)明的同步控制諧振型功率變換器在保有現(xiàn)存諧振式功率變換器優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，在可靠性、穩(wěn)定性方面具有獨(dú)創(chuàng)性和顯著的進(jìn)步。


圖1為現(xiàn)有的諧振型功率變換器的電原理2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的同步控制諧振型功率變換器原理框3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的同步控制諧振型功率變換器電原理4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的同步控制諧振型功率變換器的諧振式功率變換裝置諧振電感Lr上增加的電壓耦合繞組23的諧振電壓信號(hào)波形圖(圖4a)和回零脈沖檢測(cè)電路2輸出信號(hào)波形圖(圖4c)，壓控振蕩器42的輸出波形如圖(4b)具體實(shí)施方式
參照附圖3，本發(fā)明實(shí)施例所提供的這種同步控制諧振型功率變換器，它由雙端控制型結(jié)構(gòu)的諧振式功率變換裝置1、同步脈沖檢測(cè)電路2、諧振能量補(bǔ)充電路3、V/F壓控變換電路4、開通脈沖檢測(cè)電路5構(gòu)成，從電壓耦合繞組23上取出電壓耦合信號(hào)ULr，經(jīng)整流器21整流接或門電路22的一輸入端，壓控振蕩器42的輸出端接或門電路22的另一輸入端，或門電路22的輸出端接壓控振蕩器42的外設(shè)定時(shí)元件，分相器43輸出端分別接諧振式功率變換裝置的兩主開關(guān)管(K1、K2)控制端和開通脈沖檢測(cè)電路5的兩輸入端，開通脈沖檢測(cè)電路5輸出端接信號(hào)處理器32的復(fù)位端；電流耦合器31接帶有整流器的信號(hào)處理器32的輸入端，信號(hào)處理器32輸出端接電子開關(guān)K3的控制端，諧振能量補(bǔ)充繞組33經(jīng)整流器34整流，其輸出端通過電子開關(guān)K3接母線電壓兩端，構(gòu)成諧振型功率變換裝置的瞬態(tài)同步控制環(huán)；而壓控振蕩器42輸入控制端接誤差放大器41的輸出端，壓控振蕩器42的輸出端接分相器43的輸入端，誤差放大器41的一輸入端接預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓Vf，另一輸入端接輸出電壓，構(gòu)成傳統(tǒng)的輸出電壓控制環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種同步控制諧振型功率變換器，具有諧振式功率變換裝置(1)、同步脈沖檢測(cè)電路(2)；其特征在于它由諧振式功率變換裝置(1)、同步脈沖檢測(cè)電路(2)、諧振能量補(bǔ)充電路(3)、V/F壓控變換電路(4)、開通脈沖檢測(cè)電路(5)構(gòu)成；同步脈沖檢測(cè)電路(2)檢取并將檢取反映諧振式功率變換裝置諧振電感Lr上的諧振電壓(ULr)提取出來形成同步控制脈沖(Uk)，同步脈沖檢測(cè)電路(2)的輸出端接V/F壓控變換電路(4)的外設(shè)定時(shí)元件；同步脈沖檢測(cè)電路(2)的兩輸入端分別接壓控振蕩器(42)的輸出端和整流器(21)的輸出端，電壓耦合繞組(23)接整流器(21)的輸入端；諧振能量補(bǔ)充電路其輸出端接母線電壓，開通脈沖檢測(cè)電路(5)的輸入端接V/F壓控變換電路(4)的兩輸出端、開通脈沖檢測(cè)電路(5)的輸出端接諧振能量補(bǔ)充電路(3)的復(fù)位端，次級(jí)電流耦合器輸出接諧振能量補(bǔ)充電路(3)的輸入端，構(gòu)成諧振型功率變換裝置的瞬態(tài)同步控制環(huán)；V/F壓控變換電路(4)的輸出端接諧振式功率變換裝置(1)的兩組主開關(guān)管的控制端，V/F壓控變換電路(4)的兩輸入端分別接預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓(Vf)和諧振式功率變換裝置(1)的輸出端構(gòu)成傳統(tǒng)的輸出電壓控制環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步控制諧振型功率變換器，其特征在于其同步脈沖檢測(cè)電路(2)是由電壓耦合繞組(23)和整流器(21)、或門電路(22)構(gòu)成的；電壓耦合繞組(23)接整流器(21)的輸入端，整流器(21)的輸出端接或門電路(22)的一輸入端，或門電路(22)的另一輸入端與壓控振蕩器(42)的輸出端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同步控制諧振型功率變換器，其特征在于電壓耦合繞組(23)，是由諧振電感Lr上增加的輔助繞組構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步控制諧振型功率變換器，其特征在于其諧振能量補(bǔ)充電路(3)是在諧振式功率變換裝置諧振回路主變壓器上增加諧振能量補(bǔ)充繞組(33)和其后連接的整流器(34)、電子開關(guān)(K3)及次級(jí)電流耦合器、信號(hào)處理器(32)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步控制諧振型功率變換器，其特征在于其信號(hào)處理器(32)是由整流器、帶有電子開關(guān)的積分變換器和其后連接的比較器構(gòu)成；其積分變換器中的電子開關(guān)控制端即構(gòu)成信號(hào)處理器(32)的復(fù)位端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步控制諧振型功率變換器，其特征在于開通脈沖檢測(cè)電路(5)是一或門電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步控制諧振型功率變換器，其特征在于其V/F壓控變換電路(4)由壓控振蕩器(42)、分相器(43)、誤差放大器(41)構(gòu)成的，壓控振蕩器(42)作脈沖信號(hào)源，壓控振蕩器(42)的外設(shè)定時(shí)元件即構(gòu)成V/F壓控變換電路(4)的外設(shè)定時(shí)元件。
全文摘要
一種同步控制諧振型功率變換器，由諧振式功率變換裝置、同步脈沖檢測(cè)電路、諧振能量補(bǔ)充電路、V/F壓控變換電路和開通脈沖檢測(cè)電路構(gòu)成，在諧振電感Lr上增加輔助繞組，取出其電壓耦合信號(hào)，經(jīng)整流器整流其輸出端接或門電路的一輸入端，壓控振蕩器的輸出端接或門電路的另一輸入端，或門電路的輸出端接壓控振蕩器的外設(shè)定時(shí)元件構(gòu)成諧振式功率變換裝置的瞬態(tài)同步控制環(huán)，在諧振型功率變換器具有的低電磁干擾、高效率基礎(chǔ)上，增加了瞬態(tài)即時(shí)控制功能，解決了諧振型功率變換器邊界條件下的可靠性問題。
文檔編號(hào)H02M3/24GK1728521SQ200410055448
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者陶順祝 申請(qǐng)人:陶順祝