[發明專利]用于控制諧振模式功率供應的方法以及具有控制器的諧振模式功率供應

在審

• 申請號: 201280028703.4
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN103703664A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 切扎里·沃雷克
• 申請（專利權）人: 克拉科夫大學
• 主分類號: H02M3/337
• 分類號: H02M3/337
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;郭鳳麟

技術領域

本發明涉及用于控制諧振模式軟開關的功率供應的方法以及具有控制器的諧振模式功率供應，用以穩定輸出電壓、電流或功率。

背景技術

大多數的諧振模式功率供應不能夠在整個負載范圍上（即從打開到短路輸出）提供電壓、電流或輸出功率的適當穩定。通常，這些狀態中的任何一個或兩者可以被視為最不利的操作條件。為了克服這個問題，可以通過例如提供額外的能量再循環電路或采用用于控制開關的先進的電路來修改諧振電源電路配置，其中所述額外的能量再循環電路使得能量從諧振電路饋送回電源。

波蘭專利申請P-349476公開了用于在被提供有電路的功率供應中的輸出電壓和電流控制的方法，其中所述電路將多余的能量從諧振電路串聯電容器饋送回逆變器電源（能量再循環）。所述逆變器具有輸出電壓限制器，該輸出電壓限制器的輸入例如通過也起到輸出變壓器作用的變壓器與負載并行連接。質量因數限制器的整流器的輸出端連接到逆變器DC功率供應總線。電壓限制器和能量再循環電路以互補的方式操作，使得能量再循環電路限制諧振電路電流，并且因此，額外存儲的能量被從電壓限制器和能量再循環電路供應回電源。由于功率供應向電源提供了連續的能量再循環，因此諧振電路電路波形即使在無負載的情況下也保持了準正弦的特征，并且輸出DC或AC電壓幅度被限制到通過電壓限制器參數所設置的水平。在另一個示例性實施例中，電容器連接到功率供應DC輸出，以增強諧振電路中的準正弦電流。通過一系列的校正的正弦電壓脈沖來對電容器進行充電，直到電容器電壓獲得通過輸入電壓分壓器設置的開關關斷的水平和在條件下應用到比較器的第二輸入的參考電壓為止，其中所述條件為最短脈沖序列的持續時間等于諧振電路自振蕩的三個半周期，并且所述脈沖序列被在開關的電流接近零的時刻被開啟和關斷。然而在脈沖組之間的暫停期間，通過與DC供應的一個極相鄰的開關，使得諧振電路短路。

根據美國專利申請US2010/00205695，已知具有用于自適應地控制脈沖之間的死時間（dead?time）的系統的諧振變換器，以改善變換器的效率、減小功率組件中的電壓和電流應力、并且減輕電磁干擾。通過與輸入電壓的幅度相一致并且被根據通過諧振電路的電感元件的電流控制的控制電路自適應地設置通過開關電流所生成的脈沖之間的死時間。還可以根據電流值基于逐個周期地計算死時間或從與輸入電壓和電感器電流值相一致地設置死時間的查找表來獲取死時間。

根據美國專利申請US20030231514，已知專用于100千伏特或更高的量級的高壓應用的串并聯諧振變換器和操作這樣的變換器的方法。控制電路具有兩種操作狀態：用于控制系統輸出參數的第一狀態和開始狀態。在本發明的此實施例中，開關的導通的開始與并行諧振電路電流的值同步。更具體而言，以最大并行諧振電路電流值和以與串行諧振電路中的相同極性執行開關之一的第一導通的開始。

根據美國專利申請US20090034298，已知以低負載條件和低待機功率損耗用于具有低功率損耗的諧振型AC-DC功率供應的方法。該方法基于頻率響應和諧振變換器的諧振電路的加載條件，調整開關頻率和開關占空比（duty?cycle），以獲取穩定的輸出電壓。該方法還改善了其采用零電壓開關（ZVS）和輸出同步整流器的性能。諧振型功率供應控制器利用包括將頻率調整和脈寬調制相組合的混合技術（被稱為頻率調制混合脈寬調制（frequency?modulation?hybrid?pulse?width?modulation，FMHYPWM））。控制器還可以用于功率因數校正和輸出同步整流器控制。

此外，在波蘭專利申請P-389886中，描述了用于控制包括改變橋開關的開關從而介于開關的開啟對之間的諧振型變換器中的H-橋的方法：第一和第三或第二和第四是高壓側開關的交替開啟的對：第一和第四或低壓側開關：第二和第三。

盡管上述方法是有用的，但它們并沒有完全利用通過使用諧振電路的自振蕩的控制所提供的優勢。

本發明的目的在于提供控制能夠在整個負載范圍上（即從打開到短路輸出）提供輸出電壓、電流或功率的適當穩定的諧振模式軟開關功率供應的方法。

發明內容