一种数字直控式DC/DC变流电路及方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310094195.6

申请日:

2013.03.22

公开号:

CN103151918A

公开日:

2013.06.12

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H02M 3/135申请公布日:20130612|||实质审查的生效IPC(主分类):H02M 3/135申请日:20130322|||公开

IPC分类号:

H02M3/135

主分类号:

H02M3/135

申请人:

昆明理工大学

发明人:

张英争; 卢诚; 谢鸿龄; 王潇; 聂俊飞

地址:

650093 云南省昆明市五华区学府路253号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明涉及一种数字直控式DC/DC变流电路及方法,属于电力电子变流技术领域。包括直流电源、控制电路、权能量脉冲编码桥组、滤波电容和负载,直流电源的正极与权能量脉冲编码桥组的公共输入端相连、负极接地并与滤波电容负极和负载的下端相连,权能量脉冲编码桥组包括个结构相同的权能量斩波桥,其公共输出端与滤波电容正极和负载的上端相连;控制电路中个权控制单元的信号输出端分别与权能量脉冲编码桥组中的个权能量斩波桥中各主可控硅的触发极相连。以离散能量脉冲编码方式传输能量,以电容作为系统能量流的计量媒介,以LC串联方式完成系统能量的传递与合成,可使用数字方式直接控制功率主开关器件,开关损耗低,结构简单、操作方便。

权利要求书

权利要求书一种数字直控式DC/DC变流电路,包括直流电源(1)、控制电路(2)、权能量脉冲编码桥组(3)、滤波电容(4)和负载(5),其特征在于:直流电源(1)的正极与权能量脉冲编码桥组(3)的公共输入端(6)相连、负极接地并同时与滤波电容(4)的负极和负载(5)的下端相连,权能量脉冲编码桥组(3)的公共输出端(7)与滤波电容(4)的正极和负载(5)的上端相连;权能量脉冲编码桥组(3)由                                                个结构相同的权能量斩波桥、、、…、组成,控制电路(2)中的个权控制单元、……、的信号输出端分别与权能量脉冲编码桥组(3)中的个权能量斩波桥中各个主可控硅的触发极相连,权能量脉冲编码桥组(3)的公共输入端(6)与个权能量斩波桥的个电源输入端、……、相连,权能量脉冲编码桥组(3)的公共输出端(7)与个权能量斩波桥的个电源输出端、……、相连。根据权利要求1所述的数字直控式DC/DC变流电路,其特征在于:所述权能量脉冲编码桥组(3)中,每个权能量斩波桥包括四只主可控硅、、、,权计量电容,平波电抗器,续流二极管,输出二极管和保险管;第一主可控硅和第三主可控硅阳极连接在一起,构成该权能量斩波桥的电源输入端;第一主可控硅的阴极、第二主可控硅的阳极与权计量电容的上端相连,权计量电容的下端与第三主可控硅的阴极、第四主可控硅的阳极相连,第二主可控硅、第四主可控硅的阴极与续流二极管的阴极、平波电抗器的左端相连;续流二极管的阳极接地;平波电抗器的右端与输出二极管的阳极相连,输出二极管的阴极与保险管的左端相连,保险管的右端为此权能量斩波桥的功率输出端;四只主可控硅、、、的门极与控制电路(2)中的权控制单元的四个信号输出端相连;I=0,1,2,3,……n‑1。根据权利要求1所述的数字直控式DC/DC变流电路,其特征在于:所述权能量脉冲编码桥组(3)的个结构相同的权能量斩波桥、、、…、中,编码最低的权能量斩波桥的权计量电容的容量为1个基本单位;而编码高于最低位的其它权能量斩波桥、、…、中,各权计量电容的容量分别为、、……、。一种数字直控式DC/DC变流方法,其特征在于:将输出波形在单位时间范围内需要输出的能量按权值分解为对应的二进制编码,然后使分解后权值为1的对应权控制单元在确定的时刻输出触发脉冲,使对应权能量斩波桥的可控硅触发导通,产生对应于二进制编码的权能量脉冲,同时将这些能量脉冲以并联合成的方式输出到系统的输出滤波电容(4)和负载(5)上。

说明书

说明书一种数字直控式DC/DC变流电路及方法
技术领域
本发明涉及一种数字直控式DC/DC变流电路及方法,尤其是同时具有高效率、高可靠性和用数字直接控制的变流电路及方法,属于电力电子变流技术领域。
背景技术
传统的PWM(脉冲宽度调制)变流电路和方法存在以下问题:
1、存在开关损耗
形成开关损耗的原因是PWM功率开关器件在状态转换过程中流过的电流和端电压不能同时为零,因此,其乘积即为该器件在本次转换过程承受的开关损耗。在已有技术中,主要采用软开关方式来解决开关损耗问题,但实践结果表明,软开关方式只有在输出功率变化范围不大的变流主回路中采用时,降低开关损耗的效果较好,而将其应用于输出功率变化范围很大的变流主回路(如三相变频调速器的变流主回路)中时,效果不理想。
2、过负载或输出短路时功率主开关器件易损坏
现有技术对过负载或输出短路的情况,主要采用过流速断方式来保护功率开关器件;但大量实践经验表明,这种保护方式并不可靠。原因是线路中存在分布电感,因而在功率开关器件快速关断时,分布电感上会由于通过的电流快速变化而形成极高尖峰电压,该尖峰电压与电源正向串联后,作用于功率开关器件而导致功率开关器件直接被击穿损坏。
3、不能用数字方式直接对功率主开关器件实施控制
现有技术中,对PWM的控制方式有固定频率调脉宽方式、固定脉宽调频率方式和调频调宽结合方式三种,这些方式均并不能用数字方式直接控制,而必须先将数字编码转换为对应的脉宽后,才对功率主开关器件实施控制,这在本质上已经转换为模拟控制方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于高频直流斩波电源及恒功率负载的数字直控式DC/DC变流电路及方法,采用电容作为系统能量流的计量媒介,以LC串联方式完成系统全部能量的传递与合成,以离散能量脉冲编码方式来决定单位时间内从电源输送到负载的能量值,通过普通熔断方式进行保护,解决现有技术容易烧毁主回路中功率开关器件、不能使用数字方式直接对功率主开关器件实施控制和开关损耗大的问题。
本发明的数字直控式DC/DC变流电路,包括直流电源、控制电路、权能量脉冲编码桥组、滤波电容和负载;直流电源的正极与权能量脉冲编码桥组的公共输入端相连、负极接地并同时与滤波电容的负极和负载的下端相连,权能量脉冲编码桥组的公共输出端与滤波电容的正极和负载的上端相连;权能量脉冲编码桥组由                                                个结构相同的权能量斩波桥、、、…、组成,控制电路中的个权控制单元、……、的信号输出端分别与权能量脉冲编码桥组中的个权能量斩波桥中各个主可控硅的触发极相连,权能量脉冲编码桥组的公共输入端与个权能量斩波桥的个电源输入端、……、相连,权能量脉冲编码桥组的公共输出端与个权能量斩波桥的个电源输出端、……、相连。
    在上述的权能量脉冲编码桥组中,每个权能量斩波桥包括四只主可控硅、、、,权计量电容,平波电抗器,续流二极管,输出二极管和保险管。第一主可控硅和第三主可控硅阳极连接在一起,构成该权能量斩波桥的电源输入端;第一主可控硅的阴极、第二主可控硅的阳极与权计量电容的上端相连,权计量电容的下端与第三主可控硅的阴极、第四主可控硅的阳极相连,第二主可控硅、第四主可控硅的阴极与续流二极管的阴极、平波电抗器的左端相连;续流二极管的阳极接地;平波电抗器的右端与输出二极管的阳极相连,输出二极管的阴极与保险管的左端相连,保险管的右端为此权能量斩波桥的功率输出端;四只主可控硅、、、的门极与控制电路中的权控制单元的四个信号输出端相连;I=0,1,2,3,……n‑1。
所述权能量脉冲编码桥组的个结构相同的权能量斩波桥、、、…、中,编码最低的权能量斩波桥的权计量电容的容量为1个基本单位;而编码高于最低位的其它权能量斩波桥、、…、中,各权计量电容的容量分别为、、……、;即第个权能量斩波桥中的权计量电容的容量为,I=0,1,2,3,……n‑1。
上述的权能量斩波桥中的数量根据实际需要确定。的取值越大,权能量脉冲编码桥组3中所包含的个权能量斩波桥、、、…、能提供的权能量脉冲量化误差就越小,其输出的权能量脉冲精度就越高。
所述数字直控式DC/DC变流方法是:将输出波形在单位时间范围内需要输出的能量按权值分解为对应的二进制编码,然后使分解后权值为1的对应权控制单元在确定的时刻输出触发脉冲,使对应权能量斩波桥的可控硅触发导通,产生对应于二进制编码的权能量脉冲,同时将这些能量脉冲以并联合成的方式输出到系统的滤波电容4和负载5上。
本发明的原理是:
一、权值分解
参见图1,要使权能量脉冲编码桥组3产生负载5在单位时间内所需要的能量,就必须在控制电路2中将负载5所需的能量按权值分解为对应的二进制编码,该二进制编码的数位、、……、位分别对应于权能量斩波桥、、、……、。  
 权能量脉冲编码桥组3中包含了个结构相同的权能量斩波桥、、、……、,这个权能量斩波桥在单位时间内所产生的权能量脉冲所包含的能量值分别为、、…、。
    若负载5在单位时间内所需要的能量,对进行权值分解的过程如下:
第1次权值分解:第1次权值分解时将作为第1次权值分解量,将与第个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲所包含的能量进行对比:
如果大于或等于,就令第个权能量斩波桥所对应的权值为1,则二进制编码的位为1,同时令权值分解量变为;
如果小于,就令第个权能量斩波桥所对应的权值为0,则二进制编码的位为0,同时权值分解量不变,依旧为。
 第2次权值分解:此时把第1次权值分解以后得到的权值分解量(或)作为第2次权值分解量,第2次分解时用(或)来与第个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲包含的能量对比,对比过程和第1次一样,对比以后可得到第个权能量斩波桥所对应的权值(1或0),则二进制编码的位为1(或0),同时权值分解量就变为(或)。
第3次~第次权值分解:这次权值分解过程和前两次一样,故在此不再累述。
在对比的过程中,若某一次权值分解后权值分解量等于零,那么就不再继续进行权值分解并且使剩余的权能量斩波桥所对应的权值都为零,则剩余的权能量斩波桥所对应的二进制编码也为零。 
这样最多进行次权值分解以后,就会得到个权值,这些权值都是1或者0,这个权值分别对应于个结构相同的权能量斩波桥,这就实现了控制电路2将负载5在单位时间内所需要的能量按权值分解为对应的二进制编码的过程。
    二、权能量斩波桥产生权能量脉冲
 在权能量脉冲编码桥组3中有个权能量斩波桥(参见图2),个权能量斩波桥的结构及工作方式完全相同,但是斩波桥中的权计量电容、、…、的容值不同。图2为权能量斩波桥的具体电路,其实质是权能量脉冲形成电路,其中直流电源1的值为E,工作过程如下:
1、时刻之前
电路进入稳态,权计量电容两端电压为E,极性为下正上负,的电压为零。
2、期间
时刻同时触发第一主可控硅和第四主可控硅,使之导通,时刻权能量斩波桥输出端的电压为2E,随后,权计量电容开始释放能量,其电压极性仍为下正上负,从2E开始不断下降。
考虑到负载5两端并联了大容量的滤波电容4,因此负载5端电压在脉冲周期内设为恒定,并在忽略电路中可控硅和导线的压降后,根据电路相关计算,得:                              
                         (1‑1)
式中,wt是权能量斩波桥输出端的电压的电压相位。随着权计量电容释放能量,电压会一直下降直到变为零,时刻,权计量电容电压变为零时,此时权能量斩波桥输出端点上电压变为E。
    3、 期间
从时刻开始,电容开始反充电,极性转为上正下负,此时还在不断下降,时刻,等于负载5两端电压,根据式(1‑1),到时,点上电压将为。
    4、 期间
以后,由于权能量斩波桥(参见图2)的分布电感及线路分布电感的存在,其所储能量通过续流二极管释放,电压也按正弦规律继续下降。时刻,为E,极性为上正下负,点上电压变为零。
    5、期间
    时刻,第二主可控硅和第三主可控硅加触发脉冲使其同时导通,下一工作周期开始,重复过程,这时在权能量斩波桥点上电压又会有2倍于直流电源1的电压2E。当权计量电容放完电后又开始反充电,但此时所充电压为下正上负,当权计量电容上电压等于电源电压后,第二主可控硅和第三主可控硅因通过的电流为零而自然关断,同时点电压变为零。如此往复,使点上不断得到离散权能量脉冲。
    三、权能量脉冲的合成
    在权能量脉冲编码桥组3中,各个权能量斩波桥(参见图2)在单位时间内所产生的权能量脉冲不同。
 由电容储存能量的特性可知在单位时间内权计量电容储存的能量WI为:
                                    (1‑2)
 而权能量斩波桥的电源输出端所包含的能量值PI为:
                                           (1‑3)
 根据式(1‑2)和式(1‑3)可知,在权能量脉冲编码桥组(3)中,由于直流电源1相同,控制电路2中设定的脉冲频率也相同,因此各个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲所包含的能量就仅仅决定于权计量电容的容值。
 控制电路2中有个子程序,这个子程序分别对应权能量脉冲编码桥组3的个权能量斩波桥,这个子程序只是决定了相应的权能量斩波桥的工作与否,控制电路2只需要给子程序高低电平(1或0)就可以使相应的权能量斩波桥运行或停止,在此之前已经通过权值分解得到了负载所需能量按权值分解后的二进制编码,此时只需要在控制电路2中将得到的二进制编码给予个子程序就可以个权能量斩波桥(参见图2)工作,这个权能量斩波桥是并联的,它们所产生的权能量脉冲经过对应的平波电抗器平波后在点上叠加,这就是利用串联方式完成系统全部能量的传递与合成,叠加后的权能量脉冲经过滤波电容4以后就产生了恒功率的直流电压送到负载5,这就达到了数字直接控制功率合成的目的。
本发明的有益效果是:以离散能量脉冲编码的方式来决定单位时间内从电源输送到负载的能量值,采用电容作为系统能量流的计量媒介,在运行方式上以LC串联方式完成系统全部能量的传递与合成,采用普通熔断方式进行保护而不会烧毁主回路中的功率开关器件,可以使用数字方式直接对功率主开关器件实施控制,大大减低了开关损耗,结构简单、操作方便。
附图说明
图1为本发明系统结构框图;
图2为本发明单个权能量斩波桥的原理图;
图3为本发明权能量斩波桥的输出端电压波形图。
图中:1为直流电源,2为控制电路,3为权能量脉冲编码桥组,4为滤波电容,5为负载,6为权能量脉冲编码桥组的公共输入端,7为权能量脉冲编码桥组的公共输出端, 、、…、为权控制单元,、、、…、为权能量斩波桥,、、…、为各权能量斩波桥的对应输入端,、、…、为各权能量斩波桥的对应输出端,四只主可控硅、、、为权能量斩波桥的主可控硅,、、、、分别为权能量斩波桥的权计量电容、平波电抗器、续流二极管,输出二极管和保险管,为权能量斩波桥 点的电压波形,I=0,1,2,3,……n‑1。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明。
实施方式:参见图1,本数字直控式DC/DC变流电路包括直流电源1、控制电路2、权能量脉冲编码桥组3、滤波电容4和负载5。直流电源1的正极与权能量脉冲编码桥组3的公共输入端6相连,权能量脉冲编码桥组3的公共输出端7与滤波电容4的正极和负载5的上端相连,直流电源1的负极与滤波电容6的负极和负载5的下端相连并接地。
权能量脉冲编码桥组3由三个结构相同的权能量斩波桥、、组成(即=3),直流电源1的电压E为100V,滤波电容4的值为1000μF;控制电路2中的3个权控制单元、、的信号输出端分别与权能量脉冲编码桥组3中的三个权能量斩波桥、、中各个主可控硅的触发极相连,权能量脉冲编码桥组3的公共输入端6与三个权能量斩波桥的三个电源输入端、、相连,权能量脉冲编码桥组3的公共输出端7与三个权能量斩波桥的三个电源输出端、、相连。
    参见图2,在权能量脉冲编码桥组3的三个结构相同的权能量斩波桥、、中,每个权能量斩波桥包括四只主可控硅、、、,权计量电容,平波电抗器,续流二极管,输出二极管和保险管。第一主可控硅和第三主可控硅阳极连接在一起,构成该权能量斩波桥的电源输入端;第一主可控硅的阴极、第二主可控硅的阳极与权计量电容的上端相连,权计量电容的下端与第三主可控硅的阴极、第四主可控硅的阳极相连,第二主可控硅、第四主可控硅的阴极与续流二极管的阴极、平波电抗器的左端相连;续流二极管的阳极接地;平波电抗器的右端与输出二极管的阳极相连,输出二极管的阴极与保险管的左端相连,保险管的右端为此权能量斩波桥的功率输出端;四只主可控硅、、、的门极与控制电路中的权控制单元的四个信号输出端相连;I=0,1,2,3,……n‑1。
对于第1个斩波桥,第一主可控硅和第三主可控硅阳极连接在一起,构成此权能量斩波桥的电源输入端;第一主可控硅的阴极、第二主可控硅的阳极与权计量电容的上端相连,权计量电容的下端与第三主可控硅的阴极、第四主可控硅的阳极相连,第二主可控硅、第四主可控硅的阴极与续流二极管的阴极、平波电抗器的左端相连;续流二极管的阳极接地;平波电抗器的右端与输出二极管的阳极相连,输出二极管的阴极与保险管的左端相连,保险管的右端为此权能量斩波桥的功率输出端;四只主可控硅、、、的门极与控制电路3中的权控制单元的四个信号输出端相连。令权能量斩波桥中的权计量电容容值为F,平波电抗器为100nF,控制电路2中设定的脉冲频率为200Hz,由式(1‑2)和(1‑3)可得权能量斩波桥在单位时间内所产生的权能量脉冲包含的能量为1W。
对于权能量斩波桥、,由于它们的电路结构以及连接方式均与权能量斩波桥相同,因此,平波电抗器、均为100nF;而权计量电容、的容值与不同,根据权能量脉冲编码桥组3中权计量电容容值关系,可知、的容值分别为F、F;由式(1‑2)和(1‑3),可得权能量斩波桥、在单位时间内所产生的权能量脉冲包含的能量分别为2W、4W,即、、分别为1W、2W、4W。
权值分解的过程如下:
(1)若选取适当的负载5,使其在单位时间内所需的能量为6W,则对6W进行权值分解的过程如下:
 第1次权值分解:第1次权值分解量为6W,将6W与第3个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲所包含的能量4W进行对比后发现6W大于4W,则第3个权能量斩波桥所对应的权值为1,即二进制编码位为1,同时权值分解量变为2W;
第2次权值分解:第2次权值分解量为2W,将2W与第2个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲所包含的能量2W进行对比后发现两者相等,则第2个权能量斩波桥所对应的权值为1,即二进制编码位为1,同时权值分解量变为0;
由于在第2次权值分解以后权值分解量已经变为零,则不再继续进行权值分解,并且使第1个权能量斩波桥所对应的权值为零,即二进制编码为0。
进行两次权值分解以后,可得到负载5在单位时间内所需要的能量6W按权值分解为对应的二进制编码为110。
将二进制编码110作用于控制电路2中对应于、、的三个子程序,在三个子程序的控制下三个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲经三个平波电抗器后再叠加起来形成的权能量脉冲所包含的能量就为恒定功率的6W,这6W的恒定功率经滤波电容4之后就可以送往负载5并且使负载5正常工作。
(2)若选取适当的负载5,使其在单位时间内所需的能量为5W,则对5W进行权值分解的过程如下:
 第1次权值分解:第1次权值分解量为5W,将5W与第3个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲所包含的能量4W进行对比后发现5W大于4W,则第3个权能量斩波桥所对应的权值为1,即二进制编码位为1,同时权值分解量变为1W;
 第2次权值分解:第2次权值分解量为1W,将1W与第2个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲所包含的能量2W进行对比后发现1W小于2W,则第2个权能量斩波桥所对应的权值为0,即二进制编码位为0,同时权值分解量依旧为1W;
 第3次权值分解:第3次权值分解量为1W,将1W与第1个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲所包含的能量1W进行对比后发现两者相等,则第1个权能量斩波桥所对应的权值为1,即二进制编码位为1,同时权值分解量变为0;
    进行三次权值分解以后可得到负载5在单位时间内所需要的能量5W按权值分解为对应的二进制编码为101。
    将二进制编码011作用于控制电路2中对应于、、的三个子程序,在三个子程序的控制下三个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲经三个平波电抗器后再叠加起来形成的权能量脉冲所包含的能量就为恒定功率的5W,这5W的恒定功率经滤波电容4之后就可以送往负载5并且使负载5正常工作。
(3)若选取适当的负载5,使其在单位时间内所需的能量为1W,则对1W进行权值分解的过程如下:
 第1次权值分解:第1次权值分解量为1W,将1W与第3个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲所包含的能量4W进行对比后发现1W小于4W,则第3个权能量斩波桥所对应的权值为0,即二进制编码位为0,同时权值分解量依旧为1W;
 第2次权值分解:第2次权值分解量为1W,将1W与第2个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲所包含的能量2W进行对比后发现1W小于2W,则第2个权能量斩波桥所对应的权值为0,即二进制编码位为0,同时权值分解量依旧为1W;
 第3次权值分解:第3次权值分解量为1W,将1W与第1个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲所包含的能量1W进行对比后发现两者相等,则第1个权能量斩波桥所对应的权值为1,即二进制编码位为1,同时权值分解量变为0;
    进行三次权值分解以后可得到负载5在单位时间内所需要的能量5W按权值分解为对应的二进制编码为001。
    将二进制编码001作用于控制电路2中对应于、、的三个子程序,在三个子程序的控制下三个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲经三个平波电抗器后再叠加起来形成的权能量脉冲所包含的能量就为恒定功率的1W,这1W的恒定功率经滤波电容4之后就可以送往负载5并且使负载5正常工作。    
在上述的实例条件下,权能量脉冲编码桥组3单位时间内在控制电路2中不同二进制编码的条件下可以产生的功率分别为0W、1W、2W、…6W、7W,需产生的功率和权值分解得到的二进制编码的对应关系如下表所示。
所需功率0W1W2W3W4W5W6W7W二进制编码000001010011100101110111
在本实施例中,由于权能量脉冲编码桥组3中只用了三个权能量斩波桥(=3),因此只能提供八种恒定功率。若负载需要含有小数位的功率,则这三个权能量斩波桥只能提供其整数位的恒定功率,负载所需的功率的小数位将被舍去,这是因为=3时权能量脉冲量化误差决定的。取值越大,权能量脉冲编码桥组3中所包含的个权能量斩波桥、、、…、能提供的权能量脉冲量化误差就越小,其输出的权能量脉冲精度就越高。
本数字直控式DC/DC变流方法为:将输出波形在单位时间范围内需要输出的能量按权值分解为对应的二进制编码,然后使分解后权值为1的对应权控制单元在确定的时刻输出触发脉冲,使对应权能量斩波桥的可控硅触发导通,产生对应于二进制编码的权能量脉冲,同时将这些能量脉冲以并联合成的方式输出到系统的输出滤波电容4和负载5上。
   本发明以离散能量脉冲编码的方式来决定单位时间内从电源输送到负载的能量值;采用电容作为系统能量流的计量媒介,在运行方式上以LC串联方式完成系统全部能量的传递与合成;以权能量脉冲的数字方式运行,全部可控硅在自然零开关状态下运行,开关损耗大大降低且不受开关频率的制约。输出短路时,短路功率仍等于确定的控制值,且这些能量在斩波桥的平波电抗器上储存并积累,当能量积累上升到一定程度时,保险管熔断,但由于输出二极管的隔离作用,使之在保险管熔断时,电抗器中的能量释放但不会对主功率开关器件造成任何影响,同时,结构简单,操作方便。
  以上结合附图对本发明的实施方式进行了说明,在不脱离本发明范围的情况下,还可以对本发明进行各种变换及等同代替,因此,本发明不局限于所公开的具体实施过程,而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方案。

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1、(10)申请公布号 CN 103151918 A (43)申请公布日 2013.06.12 C N 1 0 3 1 5 1 9 1 8 A *CN103151918A* (21)申请号 201310094195.6 (22)申请日 2013.03.22 H02M 3/135(2006.01) (71)申请人昆明理工大学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人张英争 卢诚 谢鸿龄 王潇 聂俊飞 (54) 发明名称 一种数字直控式DC/DC变流电路及方法 (57) 摘要 本发明涉及一种数字直控式DC/DC变流电路 及方法,属于电力电子变流技术领域。包括直流电 源、控。

2、制电路、权能量脉冲编码桥组、滤波电容和 负载,直流电源的正极与权能量脉冲编码桥组的 公共输入端相连、负极接地并与滤波电容负极和 负载的下端相连,权能量脉冲编码桥组包括个 结构相同的权能量斩波桥,其公共输出端与滤波 电容正极和负载的上端相连;控制电路中个权 控制单元的信号输出端分别与权能量脉冲编码桥 组中的个权能量斩波桥中各主可控硅的触发 极相连。以离散能量脉冲编码方式传输能量,以电 容作为系统能量流的计量媒介,以LC串联方式完 成系统能量的传递与合成,可使用数字方式直接 控制功率主开关器件,开关损耗低,结构简单、操 作方便。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 (19。

3、)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103151918 A CN 103151918 A 1/2页 2 1.一种数字直控式DC/DC变流电路,包括直流电源(1)、控制电路(2)、权能量脉冲编码 桥组(3)、滤波电容(4)和负载(5),其特征在于:直流电源(1)的正极与权能量脉冲编码桥 组(3)的公共输入端(6)相连、负极接地并同时与滤波电容(4)的负极和负载(5)的下端相 连,权能量脉冲编码桥组(3)的公共输出端(7)与滤波电容(4)的正极和负载(5)的上端相 连;权能量脉冲编码桥组(3)由 个结构相同的权能量斩。

4、波桥、组成,控制电路(2)中的 个权控制单元、的信号输出端分别与权能量脉冲编码桥组(3)中 的个权能量斩波桥中各个主可控硅的触发极相连,权能量脉冲编码桥组(3)的公共输 入端(6)与个权能量斩波桥的个电源输入端、相连,权能量脉 冲编码桥组(3)的公共输出端(7)与个权能量斩波桥的个电源输出端、 、相连。 2.根据权利要求1所述的数字直控式DC/DC变流电路,其特征在于:所述权能量脉冲 编码桥组(3)中,每个权能量斩波桥包括四只主可控硅、,权计量电容 ,平波电抗器,续流二极管,输出二极管和保险管;第一主可控硅 和第三主可控硅阳极连接在一起,构成该权能量斩波桥的电源输入端;第一主 可控硅的阴极、第。

5、二主可控硅的阳极与权计量电容的上端相连,权计量电容 的下端与第三主可控硅的阴极、第四主可控硅的阳极相连,第二主可控硅、第 四主可控硅的阴极与续流二极管的阴极、平波电抗器的左端相连;续流二极 管的阳极接地;平波电抗器的右端与输出二极管的阳极相连,输出二极管 的阴极与保险管的左端相连,保险管的右端为此权能量斩波桥的功 率输出端;四只主可控硅、的门极与控制电路(2)中的权控制单元 的四个信号输出端相连;I=0,1,2,3, n-1。 3.根据权利要求1所述的数字直控式DC/DC变流电路,其特征在于:所述权能量脉冲 编码桥组(3)的个结构相同的权能量斩波桥、中,编 码最低的权能量斩波桥的权计量电容的容。

6、量为1个基本单位;而编码高于最低位 的其它权能量斩波桥、中,各权计量电容的容量分别为、 、。 4.一种数字直控式DC/DC变流方法,其特征在于:将输出波形在单位时间范围内需要 权 利 要 求 书CN 103151918 A 2/2页 3 输出的能量按权值分解为对应的二进制编码,然后使分解后权值为1的对应权控制单元在 确定的时刻输出触发脉冲,使对应权能量斩波桥的可控硅触发导通,产生对应于二进制编 码的权能量脉冲,同时将这些能量脉冲以并联合成的方式输出到系统的输出滤波电容(4) 和负载(5)上。 权 利 要 求 书CN 103151918 A 1/9页 4 一种数字直控式 DC/DC 变流电路及方。

7、法 技术领域 0001 本发明涉及一种数字直控式DC/DC变流电路及方法,尤其是同时具有高效率、高 可靠性和用数字直接控制的变流电路及方法,属于电力电子变流技术领域。 背景技术 0002 传统的PWM(脉冲宽度调制)变流电路和方法存在以下问题: 1、存在开关损耗 形成开关损耗的原因是PWM功率开关器件在状态转换过程中流过的电流和端电压不 能同时为零,因此,其乘积即为该器件在本次转换过程承受的开关损耗。在已有技术中,主 要采用软开关方式来解决开关损耗问题,但实践结果表明,软开关方式只有在输出功率变 化范围不大的变流主回路中采用时,降低开关损耗的效果较好,而将其应用于输出功率变 化范围很大的变流主。

8、回路(如三相变频调速器的变流主回路)中时,效果不理想。 0003 2、过负载或输出短路时功率主开关器件易损坏 现有技术对过负载或输出短路的情况,主要采用过流速断方式来保护功率开关器件; 但大量实践经验表明,这种保护方式并不可靠。原因是线路中存在分布电感,因而在功率开 关器件快速关断时,分布电感上会由于通过的电流快速变化而形成极高尖峰电压,该尖峰 电压与电源正向串联后,作用于功率开关器件而导致功率开关器件直接被击穿损坏。 0004 3、不能用数字方式直接对功率主开关器件实施控制 现有技术中,对PWM的控制方式有固定频率调脉宽方式、固定脉宽调频率方式和调频 调宽结合方式三种,这些方式均并不能用数字。

9、方式直接控制,而必须先将数字编码转换为 对应的脉宽后,才对功率主开关器件实施控制,这在本质上已经转换为模拟控制方式。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种适用于高频直流斩波电源及恒功率负载的数字直控式 DC/DC变流电路及方法,采用电容作为系统能量流的计量媒介,以LC串联方式完成系统全 部能量的传递与合成,以离散能量脉冲编码方式来决定单位时间内从电源输送到负载的能 量值,通过普通熔断方式进行保护,解决现有技术容易烧毁主回路中功率开关器件、不能使 用数字方式直接对功率主开关器件实施控制和开关损耗大的问题。 0006 本发明的数字直控式DC/DC变流电路,包括直流电源、控制电路、权能量 脉冲。

10、编码桥组、滤波电容和负载;直流电源的正极与权能量脉冲编码桥组的公共输 入端相连、负极接地并同时与滤波电容的负极和负载的下端相连,权能量脉冲编码 桥组的公共输出端与滤波电容的正极和负载的上端相连;权能量脉冲编码桥组由 个结构相同的权能量斩波桥、组成,控制电路中的 个权控制单元、的信号输出端分别与权能量脉冲编码桥组中的个 权能量斩波桥中各个主可控硅的触发极相连,权能量脉冲编码桥组的公共输入端与个权 说 明 书CN 103151918 A 2/9页 5 能量斩波桥的个电源输入端、相连,权能量脉冲编码桥组的公共 输出端与个权能量斩波桥的个电源输出端、相连。 0007 在上述的权能量脉冲编码桥组中,每个。

11、权能量斩波桥包括四只主可控硅、 、,权计量电容,平波电抗器,续流二极管,输出二极管和保险 管。第一主可控硅和第三主可控硅阳极连接在一起,构成该权能量斩波桥 的电源输入端;第一主可控硅的阴极、第二主可控硅的阳极与权计量电容 的上端相连,权计量电容的下端与第三主可控硅的阴极、第四主可控硅的阳 极相连,第二主可控硅、第四主可控硅的阴极与续流二极管的阴极、平波电 抗器的左端相连;续流二极管的阳极接地;平波电抗器的右端与输出二极管 的阳极相连,输出二极管的阴极与保险管的左端相连,保险管的右 端为此权能量斩波桥的功率输出端;四只主可控硅、的门极与控 制电路中的权控制单元的四个信号输出端相连;I=0,1,2。

12、,3, n-1。 0008 所述权能量脉冲编码桥组的个结构相同的权能量斩波桥、 、中,编码最低的权能量斩波桥的权计量电容的容量为1个基本单位 ;而编码高于最低位的其它权能量斩波桥、中,各权计量电容的 容量分别为、;即第个权能量斩波桥中的权计 量电容的容量为,I=0,1,2,3, n-1。 0009 上述的权能量斩波桥中的数量根据实际需要确定。的取值越大,权能量脉冲 编码桥组3中所包含的个权能量斩波桥、能提供的权 能量脉冲量化误差就越小,其输出的权能量脉冲精度就越高。 0010 所述数字直控式DC/DC变流方法是:将输出波形在单位时间范围内需要输出的能 量按权值分解为对应的二进制编码,然后使分解。

13、后权值为1的对应权控制单元在确定的时 刻输出触发脉冲,使对应权能量斩波桥的可控硅触发导通,产生对应于二进制编码的权能 量脉冲,同时将这些能量脉冲以并联合成的方式输出到系统的滤波电容4和负载5上。 0011 本发明的原理是: 一、权值分解 参见图1,要使权能量脉冲编码桥组3产生负载5在单位时间内所需要的能量,就必 须在控制电路2中将负载5所需的能量按权值分解为对应的二进制编码,该二进制编码的 说 明 书CN 103151918 A 3/9页 6 数位、位分别对应于权能量斩波桥、 、。 权能量脉冲编码桥组3中包含了个结构相同的权能量斩波桥、 、,这个权能量斩波桥在单位时间内所产生的权能量脉冲所包含。

14、的能 量值分别为、。 0012 若负载5在单位时间内所需要的能量,对进行权值分解的过程如下: 第1次权值分解:第1次权值分解时将作为第1次权值分解量,将与第个 权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲所包含的能量进行对比: 如果大于或等于,就令第个权能量斩波桥所对应的权值为1,则二进制编 码的位为1,同时令权值分解量变为; 如果小于,就令第个权能量斩波桥所对应的权值为0,则二进制编码的 位为0,同时权值分解量不变,依旧为。 0013 第2次权值分解:此时把第1次权值分解以后得到的权值分解量(或 )作为第2次权值分解量,第2次分解时用(或)来与第个权能量 斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲包含的。

15、能量对比,对比过程和第1次一样,对 比以后可得到第个权能量斩波桥所对应的权值(1或0),则二进制编码的位 为1(或0),同时权值分解量就变为(或)。 0014 第3次第次权值分解:这次权值分解过程和前两次一样,故在此不再 累述。 0015 在对比的过程中,若某一次权值分解后权值分解量等于零,那么就不再继续进行 权值分解并且使剩余的权能量斩波桥所对应的权值都为零,则剩余的权能量斩波桥所对应 的二进制编码也为零。 0016 这样最多进行次权值分解以后,就会得到个权值,这些权值都是1或者0,这 个权值分别对应于个结构相同的权能量斩波桥,这就实现了控制电路2将负载5在单 位时间内所需要的能量按权值分解。

16、为对应的二进制编码的过程。 0017 二、权能量斩波桥产生权能量脉冲 在权能量脉冲编码桥组3中有个权能量斩波桥(参见图2),个权能量斩波桥的结 构及工作方式完全相同,但是斩波桥中的权计量电容、的容值不 说 明 书CN 103151918 A 4/9页 7 同。图2为权能量斩波桥的具体电路,其实质是权能量脉冲形成电路,其中直流电源 1的值为E,工作过程如下: 1、时刻之前 电路进入稳态,权计量电容两端电压为E,极性为下正上负,的电压为零。 0018 2、期间 时刻同时触发第一主可控硅和第四主可控硅,使之导通,时刻权能量斩波 桥输出端的电压为2E,随后,权计量电容开始释放能量,其电压极性仍为下正 。

17、上负,从2E开始不断下降。 0019 考虑到负载5两端并联了大容量的滤波电容4,因此负载5端电压在脉冲周期 内设为恒定,并在忽略电路中可控硅和导线的压降后,根据电路相关计算,得: (1-1) 式中,wt是权能量斩波桥输出端的电压的电压相位。随着权计量电容释放能 量,电压会一直下降直到变为零,时刻,权计量电容电压变为零时,此时权能 量斩波桥输出端点上电压变为E。 0020 3、 期间 从时刻开始,电容开始反充电,极性转为上正下负,此时还在不断下降, 时刻,等于负载5两端电压,根据式(1-1),到时,点上电压将为 。 0021 4、 期间 以后,由于权能量斩波桥(参见图2)的分布电感及线路分布电感。

18、的存在,其所储能 量通过续流二极管释放,电压也按正弦规律继续下降。时刻,为E,极性为 上正下负,点上电压变为零。 0022 5、期间 时刻,第二主可控硅和第三主可控硅加触发脉冲使其同时导通,下一工作周 期开始,重复过程,这时在权能量斩波桥点上电压又会有2倍于直流电源1 说 明 书CN 103151918 A 5/9页 8 的电压2E。当权计量电容放完电后又开始反充电,但此时所充电压为下正上负,当权计 量电容上电压等于电源电压后,第二主可控硅和第三主可控硅因通过的电流为 零而自然关断,同时点电压变为零。如此往复,使点上不断得到离散权能量脉冲。 0023 三、权能量脉冲的合成 在权能量脉冲编码桥组。

19、3中,各个权能量斩波桥(参见图2)在单位时间内所产生的权 能量脉冲不同。 0024 由电容储存能量的特性可知在单位时间内权计量电容储存的能量W I 为: (1-2) 而权能量斩波桥的电源输出端所包含的能量值P I 为: (1-3) 根据式(1-2)和式(1-3)可知,在权能量脉冲编码桥组(3)中,由于直流电源1相同,控 制电路2中设定的脉冲频率也相同,因此各个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量 脉冲所包含的能量就仅仅决定于权计量电容的容值。 0025 控制电路2中有个子程序,这个子程序分别对应权能量脉冲编码桥组3的 个权能量斩波桥,这个子程序只是决定了相应的权能量斩波桥的工作与否,控制电路2。

20、 只需要给子程序高低电平(1或0)就可以使相应的权能量斩波桥运行或停止,在此之前已 经通过权值分解得到了负载所需能量按权值分解后的二进制编码,此时只需要在控制电路 2中将得到的二进制编码给予个子程序就可以个权能量斩波桥(参见图2)工作,这 个权能量斩波桥是并联的,它们所产生的权能量脉冲经过对应的平波电抗器平波后在 点上叠加,这就是利用串联方式完成系统全部能量的传递与合成,叠加后的权能 量脉冲经过滤波电容4以后就产生了恒功率的直流电压送到负载5,这就达到了数字直接 控制功率合成的目的。 0026 本发明的有益效果是:以离散能量脉冲编码的方式来决定单位时间内从电源输 送到负载的能量值,采用电容作为。

21、系统能量流的计量媒介,在运行方式上以LC串联方式完 成系统全部能量的传递与合成,采用普通熔断方式进行保护而不会烧毁主回路中的功率开 关器件,可以使用数字方式直接对功率主开关器件实施控制,大大减低了开关损耗,结构简 单、操作方便。 附图说明 0027 图1为本发明系统结构框图; 图2为本发明单个权能量斩波桥的原理图; 说 明 书CN 103151918 A 6/9页 9 图3为本发明权能量斩波桥的输出端电压波形图。 0028 图中:1为直流电源,2为控制电路,3为权能量脉冲编码桥组,4为滤波电容,5 为负载,6为权能量脉冲编码桥组的公共输入端,7为权能量脉冲编码桥组的公共输出端, 、为权控制单元。

22、,、为权能量斩 波桥,、为各权能量斩波桥的对应输入端,、 为各权能量斩波桥的对应输出端,四只主可控硅、为权能量斩波桥 的主可控硅,、分别为权能量斩波桥的权计量电容、平 波电抗器、续流二极管,输出二极管和保险管,为权能量斩波桥 点的电压波形,I=0, 1,2,3, n-1。 具体实施方式 0029 以下结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明。 0030 实施方式:参见图1,本数字直控式DC/DC变流电路包括直流电源1、控制电路2、 权能量脉冲编码桥组3、滤波电容4和负载5。直流电源1的正极与权能量脉冲编码桥组3 的公共输入端6相连,权能量脉冲编码桥组3的公共输出端7与滤波电容4的正极和负载。

23、 5的上端相连,直流电源1的负极与滤波电容6的负极和负载5的下端相连并接地。 0031 权能量脉冲编码桥组3由三个结构相同的权能量斩波桥、组成(即 =3),直流电源1的电压E为100V,滤波电容4的值为1000F;控制电路2中的3个权控制 单元、的信号输出端分别与权能量脉冲编码桥组3中的三个权能量斩波桥、 、中各个主可控硅的触发极相连,权能量脉冲编码桥组3的公共输入端6与三个权 能量斩波桥的三个电源输入端、相连,权能量脉冲编码桥组3的公共输出端7与 三个权能量斩波桥的三个电源输出端、相连。 0032 参见图2,在权能量脉冲编码桥组3的三个结构相同的权能量斩波桥、 中,每个权能量斩波桥包括四只主。

24、可控硅、,权计量电容,平波电抗器 ,续流二极管,输出二极管和保险管。第一主可控硅和第三主可 控硅阳极连接在一起,构成该权能量斩波桥的电源输入端;第一主可控硅 的阴极、第二主可控硅的阳极与权计量电容的上端相连,权计量电容的下端与 第三主可控硅的阴极、第四主可控硅的阳极相连,第二主可控硅、第四主可控硅 的阴极与续流二极管的阴极、平波电抗器的左端相连;续流二极管的阳 说 明 书CN 103151918 A 7/9页 10 极接地;平波电抗器的右端与输出二极管的阳极相连,输出二极管的阴极 与保险管的左端相连,保险管的右端为此权能量斩波桥的功率输出端; 四只主可控硅、的门极与控制电路中的权控制单元的四个。

25、信号输出端 相连;I=0,1,2,3, n-1。 0033 对于第1个斩波桥,第一主可控硅和第三主可控硅阳极连接在一起, 构成此权能量斩波桥的电源输入端;第一主可控硅的阴极、第二主可控硅 的阳极与权计量电容的上端相连,权计量电容的下端与第三主可控硅的阴极、 第四主可控硅的阳极相连,第二主可控硅、第四主可控硅的阴极与续流二极管 的阴极、平波电抗器的左端相连;续流二极管的阳极接地;平波电抗器 的右端与输出二极管的阳极相连,输出二极管的阴极与保险管的左端相 连,保险管的右端为此权能量斩波桥的功率输出端;四只主可控硅、 、的门极与控制电路3中的权控制单元的四个信号输出端相连。令权能量斩波桥 中的权计量。

26、电容容值为F,平波电抗器为100nF,控制电路2中设定的脉冲频 率为200Hz,由式(1-2)和(1-3)可得权能量斩波桥在单位时间内所产生的权能量脉 冲包含的能量为1W。 0034 对于权能量斩波桥、,由于它们的电路结构以及连接方式均与权能量斩 波桥相同,因此,平波电抗器、均为100nF;而权计量电容、的容值与不 同,根据权能量脉冲编码桥组3中权计量电容容值关系,可知、的容值分别 为F、F;由式(1-2)和(1-3),可得权能量斩波桥、在单位时间内所产生 的权能量脉冲包含的能量分别为2W、4W,即、分别为1W、2W、4W。 0035 权值分解的过程如下: (1)若选取适当的负载5,使其在单位。

27、时间内所需的能量为6W,则对6W进行权值分解的 过程如下: 第1次权值分解:第1次权值分解量为6W,将6W与第3个权能量斩波桥在单位时间 内产生的权能量脉冲所包含的能量4W进行对比后发现6W大于4W,则第3个权能量斩波桥 所对应的权值为1,即二进制编码位为1,同时权值分解量变为2W; 第2次权值分解:第2次权值分解量为2W,将2W与第2个权能量斩波桥在单位时间内 产生的权能量脉冲所包含的能量2W进行对比后发现两者相等,则第2个权能量斩波桥所对 应的权值为1,即二进制编码位为1,同时权值分解量变为0; 说 明 书CN 103151918 A 10 8/9页 11 由于在第2次权值分解以后权值分解。

28、量已经变为零,则不再继续进行权值分解,并且 使第1个权能量斩波桥所对应的权值为零,即二进制编码为0。 0036 进行两次权值分解以后,可得到负载5在单位时间内所需要的能量6W按权值分解 为对应的二进制编码为110。 0037 将二进制编码110作用于控制电路2中对应于、的三个子程序,在 三个子程序的控制下三个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲经三个平波电抗 器后再叠加起来形成的权能量脉冲所包含的能量就为恒定功率的6W,这6W的恒定功率经 滤波电容4之后就可以送往负载5并且使负载5正常工作。 0038 (2)若选取适当的负载5,使其在单位时间内所需的能量为5W,则对5W进行权值分 解的过程。

29、如下: 第1次权值分解:第1次权值分解量为5W,将5W与第3个权能量斩波桥在单位时间内 产生的权能量脉冲所包含的能量4W进行对比后发现5W大于4W,则第3个权能量斩波桥所 对应的权值为1,即二进制编码位为1,同时权值分解量变为1W; 第2次权值分解:第2次权值分解量为1W,将1W与第2个权能量斩波桥在单位时间内 产生的权能量脉冲所包含的能量2W进行对比后发现1W小于2W,则第2个权能量斩波桥所 对应的权值为0,即二进制编码位为0,同时权值分解量依旧为1W; 第3次权值分解:第3次权值分解量为1W,将1W与第1个权能量斩波桥在单位时间内 产生的权能量脉冲所包含的能量1W进行对比后发现两者相等,则。

30、第1个权能量斩波桥所对 应的权值为1,即二进制编码位为1,同时权值分解量变为0; 进行三次权值分解以后可得到负载5在单位时间内所需要的能量5W按权值分解为对 应的二进制编码为101。 0039 将二进制编码011作用于控制电路2中对应于、的三个子程序,在 三个子程序的控制下三个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲经三个平波电抗 器后再叠加起来形成的权能量脉冲所包含的能量就为恒定功率的5W,这5W的恒定功率经 滤波电容4之后就可以送往负载5并且使负载5正常工作。 0040 (3)若选取适当的负载5,使其在单位时间内所需的能量为1W,则对1W进行权值分 解的过程如下: 第1次权值分解:第1次权。

31、值分解量为1W,将1W与第3个权能量斩波桥在单位时间内 产生的权能量脉冲所包含的能量4W进行对比后发现1W小于4W,则第3个权能量斩波桥所 对应的权值为0,即二进制编码位为0,同时权值分解量依旧为1W; 第2次权值分解:第2次权值分解量为1W,将1W与第2个权能量斩波桥在单位时间内 产生的权能量脉冲所包含的能量2W进行对比后发现1W小于2W,则第2个权能量斩波桥所 对应的权值为0,即二进制编码位为0,同时权值分解量依旧为1W; 第3次权值分解:第3次权值分解量为1W,将1W与第1个权能量斩波桥在单位时间内 产生的权能量脉冲所包含的能量1W进行对比后发现两者相等,则第1个权能量斩波桥所对 说 明。

32、 书CN 103151918 A 11 9/9页 12 应的权值为1,即二进制编码位为1,同时权值分解量变为0; 进行三次权值分解以后可得到负载5在单位时间内所需要的能量5W按权值分解为对 应的二进制编码为001。 0041 将二进制编码001作用于控制电路2中对应于、的三个子程序,在 三个子程序的控制下三个权能量斩波桥在单位时间内产生的权能量脉冲经三个平波电抗 器后再叠加起来形成的权能量脉冲所包含的能量就为恒定功率的1W,这1W的恒定功率经 滤波电容4之后就可以送往负载5并且使负载5正常工作。 在上述的实例条件下,权能量脉冲编码桥组3单位时间内在控制电路2中不同二进制 编码的条件下可以产生的。

33、功率分别为0W、1W、2W、6W、7W,需产生的功率和权值分解得到 的二进制编码的对应关系如下表所示。 所需功率0W 1W 2W 3W 4W 5W 6W 7W 二进制编码000 001 010 011 100 101 110 111 0042 在本实施例中,由于权能量脉冲编码桥组3中只用了三个权能量斩波桥(=3), 因此只能提供八种恒定功率。若负载需要含有小数位的功率,则这三个权能量斩波桥只能 提供其整数位的恒定功率,负载所需的功率的小数位将被舍去,这是因为=3时权能量脉 冲量化误差决定的。取值越大,权能量脉冲编码桥组3中所包含的个权能量斩波桥 、能提供的权能量脉冲量化误差就越小,其输出的权能。

34、 量脉冲精度就越高。 0043 本数字直控式DC/DC变流方法为:将输出波形在单位时间范围内需要输出的能量 按权值分解为对应的二进制编码,然后使分解后权值为1的对应权控制单元在确定的时刻 输出触发脉冲,使对应权能量斩波桥的可控硅触发导通,产生对应于二进制编码的权能量 脉冲,同时将这些能量脉冲以并联合成的方式输出到系统的输出滤波电容4和负载5上。 0044 本发明以离散能量脉冲编码的方式来决定单位时间内从电源输送到负载的能量 值;采用电容作为系统能量流的计量媒介,在运行方式上以LC串联方式完成系统全部能量 的传递与合成;以权能量脉冲的数字方式运行,全部可控硅在自然零开关状态下运行,开关 损耗大大。

35、降低且不受开关频率的制约。输出短路时,短路功率仍等于确定的控制值,且这些 能量在斩波桥的平波电抗器上储存并积累,当能量积累上升到一定程度时,保险管熔断,但 由于输出二极管的隔离作用,使之在保险管熔断时,电抗器中的能量释放但不会对主功率 开关器件造成任何影响,同时,结构简单,操作方便。 0045 以上结合附图对本发明的实施方式进行了说明,在不脱离本发明范围的情况下, 还可以对本发明进行各种变换及等同代替,因此,本发明不局限于所公开的具体实施过程, 而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方案。 说 明 书CN 103151918 A 12 1/2页 13 图1 图2 说 明 书 附 图CN 103151918 A 13 2/2页 14 图3 说 明 书 附 图CN 103151918 A 14 。

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