[實用新型]前置脈寬調制移相跟隨控制器及PWM軟開關移相穩壓電源

有效

• 申請號: 201520020203.7
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN204406255U
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 王建輝;趙克勇
• 申請（專利權）人: 王建輝;趙克勇
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本實用新型涉及大功率開關電源，具體地，涉及一種前置脈寬調制移相跟隨控制器及PWM軟開關移相穩壓電源。

背景技術

脈沖寬度調制技術簡稱PWM，是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來調制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來實現晶體管或MOS管導通時間的改變，從而實現開關穩壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數字信號對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。

PWM控制技術以其控制簡單，靈活和動態響應好的優點而成為電力電子技術最廣泛應用的控制方式，也是人們研究的熱點。由于當今科學技術的發展已經沒有了學科之間的界限，結合現代控制理論思想或實現無諧振波開關技術將會成為PWM控制技術發展的主要方向之一。

現有的大功率開關電源存在以下缺點：硬開關：控制方式相對落后，損耗大，開關噪音大，可靠性低。軟開關：調節范圍小，空載損耗大。很難應用于調壓電源。

現有技術的控制波形，如圖6是硬開關的PWM電路變換圖，A顯示的是變化的脈寬，范圍0--45％B為縮減值，由圖可見，橋臂的四個控制波形是同時變化的。缺點，開關損耗大。

如圖7所示，是半移相控制橋的變化，與1不同的是QGX,QGX的波形是不變的，一直保持在45％，只有移動橋臂上的QYS，QYX的波形變化，優點是可以進行軟關斷。缺點：調節范圍不大，空載損耗大。

如圖8所示，移相電路的波形和半移相控制橋一樣，QGX,QGX的波形是不變的，一直保持在45％，移動臂上的QYS，QYX的波形向前移動相位B，A就是與固定臂交叉而形成的有效工作脈寬，隨著移動角的加大，有效脈寬變小，形成調節。缺點為調節范圍不大，空載損耗大。

實用新型內容

針對現有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種前置脈寬調制移相跟隨?控制器及PWM軟開關移相穩壓電源。本實用新型采用一種不同于普通PWM開關電源的控制技術，是對通用電力電子PWM技術的完善和升級，能夠使開關電源調節范圍更寬，損耗更小，工作更穩定，為了區別，本實用新型的控制方法簡稱PFP。本實用新型中前置PWM軟開關移相穩壓電源可輸出調節為0-100V、0-500A開關電源，采用的前置脈寬調制移相跟隨控制器，可應用于所有的500W以上的開關電源及電焊機。

根據本實用新型提供的一種前置脈寬調制移相跟隨控制器，包括第一PID調節模塊、第二PID調節模塊、狀態判斷模塊、PWM模塊、PWM前置模塊、PWM跟隨模塊、移動橋臂驅動模塊和固定橋壁驅動模塊；

其中，所述第一PID調節模塊一方面通過所述PWM模塊連接所述移動橋臂驅動模塊，另一方面依次通過第二PID調節模塊、PWM跟隨模塊連接所述固定橋壁驅動模塊；所述PWM模塊、所述PWM前置模塊、所述PWM跟隨模和固定橋壁驅動模塊順次相連；

所述狀態判斷模塊一方面連接所述移動橋臂驅動模塊和所述固定橋壁驅動模塊，另一方面通過所述PWM模塊連接所述移動橋臂驅動模塊；

第一PID調節模塊用于將輸入的參數設置與反饋信號產生的第一路差值運算后輸入PWM模塊，進而調制出兩路可調的互補脈寬，所述移動橋臂驅動電路用于根據輸入的兩路可調的互補脈寬產生移動橋臂控制波形以驅動移動橋臂電路；

第二PID調節模塊用于將輸入的參數設置與反饋信號產生的第二路差值進行運算后將運算結果輸入PWM跟隨模塊，與此同時PWM模塊將調制出的兩路可調的互補脈寬和同步信號輸入PWM前置模塊；PWM前置模塊用于將兩路可調的互補脈寬前移一個固定值輸入PWM跟隨模塊；PWM跟隨模塊用于根據所述運算結果和前移一個固定值的互補脈寬產生固定橋臂驅動模塊的輸入信號；所述固定橋臂驅動模塊根據所述輸入信號產生固定橋臂控制波形以驅動固定橋臂電路；

所述狀態判斷模塊用于根據保護信號、啟動信號，反饋信號控制固定橋臂與移動橋臂的開斷。

優選地，所述移動橋臂控制波形和所述固定橋臂控制波形的控制頻率均為20kHz。

優選地，根據前述的前置脈寬調制移相跟隨控制器，如下步驟：

步驟1：PWM前置，具體為，在移動臂控制波形脈寬最大時移動橋臂控制波形進行預前移動5％，固定橋臂控制波形保持不變；

步驟2：PWM準移相工作，具體為，移動臂控制波形脈寬單臂變化，在脈寬調節時，移動臂控制波形脈寬變小至最大脈寬的0至40％；

步驟3：小電流轉入諧振跟隨控制，具體為，當移動臂控制波形脈寬小到20％以下時，固定臂控制波形脈寬跟隨減小；