专利名称：一种电子转换器电路系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及对电子转换器的控制，具体涉及一种应用于电子转换器在直流转交流(DC to AC)、交流转交流(AC to AC)、交流转直流(AC to DC)或直流转直流(DC to DC)等转换过程的电路系统及控制方法。
背景技术：
现代的电子转换器及其控制技术种类很多，按照不同的形式进行分类，主要方式有以下几种:(1)按照转换器逆变部分输出交流的频率，可以分为工频逆变、中频逆变和高频逆变。工频一般指50至60Hz的逆变器；中频逆变的频率一般为400Hz到几十KHz ;高频逆变器的频率则一般在几十KHz到MHz。(2)按转换器逆变部分输入的相数，可分为单相逆变、三相逆变及多相逆变。(3)按转换器逆变部分的输出能量的去向，可以分为有源逆变和无缘逆变。(4)按转换器逆变部分主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。(5)按转换器逆变部分主开关器件的类型，可分为晶闸管逆变、晶体管逆变、场效应管逆变、IGBT 逆变。
(6)按转换器逆变部分输出稳定的参量、可分为电压型逆变和电流型逆变。(7)按照转换器逆变部分输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变。(8)按转换器逆变部分控制方式、可分为调频式(PFM)逆变和调脉宽式(PWM)逆变。(9)按转换器逆变部分开关电路的工作方式，可分为谐振式逆变、定频硬开关式逆变和定频软开关式逆变。目前，电子转换器的控制方式大都是通过系统内模拟器件的比较或其固定的通道模式来控制或为两者的组合方式，适用于小功率领域的控制，在大功率领域中则极易产生系统崩溃、开关器件出现过电流雪崩状态的情况，从而导致整个电子转换器电路系统无法工作。现有技术中，电子转换器在相关应用中存在的缺陷主要有:(a)传统模拟化的控制方式中，电子转换器的功率较小；(b)由于电路系统中的控制信号来源受模拟器件参数变化的影响，如温湿度、海拔、电磁场、能量源及负载的变化，整个转换器的性能也会随之出现变化，从而导致整个系统性能的不稳定；(C)在模拟化的控制方式中，由于电子转换器采用闭环反馈方式控制，整个回路中有出现参数偏移的情况，通过反馈系统的叠加放大，极易产生系统的崩溃，特别是核心的开关器件电流或电压成指数式上升从而演变成雪崩效应；(d)随着电子转换器功率的增大，对电网产生的电磁兼容影响也越大，只能被动的采用一些功率因数调整电路，增加一些无源滤波电路，从而降低系统的转换效率；(e)目前的电子转换器对负载的控制能力较弱，特别是在高频转换过程种，容易产生多余的电磁能，对周边的使用环境造成磁场污染；在负载变化的过程中，转换器内部响应迟钝，容易造成系统产生故障。电子转换器的数字化控制是当今技术发展的趋势，也是现代逆变技术发展的趋势。虽然数字化控制极大地简化了硬件电路，提高了系统的稳定性、可靠性和控制精度，但数字化控制转换器在实际使用中还存在很多待解决的问题。例如:转换器开关动作对采样的严重干扰；检测的量化误差导致控制精度显著下降；高速运行下数字化脉冲宽度调制时间分辨率的下降；开关功率转换器数字化的数学模型研究不够深入等等。
发明内容
有鉴于此，本发明一方面提供一种电子转换器电路系统，以解决所述背景中存在的至少一个的问题。一种电子转换器电路系统，所述电路系统包括:电源输入模块、滤波模块、功率因数调整模块、整流滤波及参数检测模块、转换器逆变模块、开关器件驱动模块、数字化控制系统模块以及控制系统供电模块；所述电源输入模块与用于供电的电源连接，作为电路系统的输入端，可适应各种电源输入模型，如单相输入、三相输入以及多相输入；所述滤波模块与电源输入模块连接，该滤波模块为有源滤波或无源滤波模块，用于对电源输入模块的输出信号进行滤波处理；所述功率因数调整模块与滤波模块连接，用于对滤波模块的输出信号进行处理，以调整并提闻系统的功率因 数；所述整流滤波及参数检测模块与功率因数调整模块连接，用于对功率因数调整模块的输出信号进行整流滤波处理后输送至转换器逆变模块，同时检测电性参数(包括经整流滤波处理后的电压、电流及电压纹波等电性参数)并通过对应的传感器反馈至数字化控制系统模块；所述转换器逆变模块的输入端与整流滤波及参数检测模块连接，转换器逆变模块的输出端与负载连接，转换器逆变模块的主电路形式包括有单端式、推挽式、半桥式和全桥式；所述负载可以为电网或固定负载，在负载与转换器逆变模块之间还设置有用于检测负载的频率特性、磁饱和状态以及负载温度的负载检测模块；所述开关器件驱动模块连接于数字化控制系统模块与转换器逆变模块之间，用于通过接收数字化控制系统模块产生的开关信号来控制转换器逆变模块的工作状态；所述控制系统供电模块与数字化控制系统模块连接，用于为数字化控制系统模块供电。所述数字化控制系统模块包括:控制中心模块、均与控制中心模块连接的参数接收及控制使能模块、输入模块以及显示模块；控制中心模块是整个电子转换器电路系统的控制核心，数据汇聚点及运算中心，其包括系统运算核心模块，均与系统运算核心模块连接的数据采集模块、数据驱动输出模块、输入与显示数据处理模块以及数据存储模块。
进一步地，所述电源输入模块设置有参数检测模块，该参数检测模块包括电流检测子模块、电压检测子模块、温度检测子模块以及缺相检测子模块；各子模块设置有对应的传感器，用于将对应的参数传送给数字化控制系统模块的参数接收及控制使能模块。进一步地，所述的功率因数调整模块设置有采集电性信号参数的信号参数采集模块，该信号参数采集模块将采集所得的电性信号参数传送至数字化控制系统模块的参数接收及控制使能模块。进一步地，所述电性信号参数包括功率因数调整模块输入端的交流电压信号VA。、交流电流信号Ia。，功率因数调整模块输出端的直流电压信号VD。、接地信号GND，以及功率因数调整模块中开关回路中的第一开关回路电流参数Iqi与第二开关回路电流参数IQ2。较佳地，所述控制系统供电模块包括依次连接的整流单元、高频转换单元以及分组耦合输出单元；所述整流单元与整流滤波及参数检测模块的输入端连接，所述分组耦合输出单元与数字化控制系统模块连接，分组耦合输出单元还与开关器件驱动模块连接，用于为数字化控制系统模块连接与开关器件驱动模块供电；所述的开关器件驱动模块将输入端用于驱动开关器件的驱动信号进行电气隔离后再驱动开关器件工作。进一步地，所述的电子转换器电路系统还设置有急停电源控制器，用于在紧急情况下对电子转换器电路系统进行强制性断电；所述的急停电源控制器串联连接于功率因数调整模块与整流滤波及参数检测模块之间。进一步地，所述的电子转换器电路系统还设置有与数字化控制系统模块连接的环境参数获取模块；所述的环境参数获取模块至少包括有温湿度测试仪、高度计或高斯计中的一种测试仪，分别用于检测温度、湿度，海拔高度以及电磁场强度等环境参数。
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本发明还提供了一种基于上述电子转换器电路系统的控制方法，所述方法步骤包括:步骤1、在数字化控制系统模块中设置用以保护电子转换器电路系统的门限参数；步骤2、检测电源输入模块、滤波模块、功率因数调整模块、整流滤波及参数检测模块、转换器逆变模块、开关器件驱动模块以及负载的电性参数，并将所述电性参数传送至数字化控制系统模块；步骤3、数字化控制系统模块接收并检测所述电性参数；步骤4、输出满足稳定性要求的控制指令，以确保电子转换器电路系统工作在稳定状态；步骤5、电子转换器电路系统开始启动，以步进小于预置值X的功率渐进式达到负载所需功率；步骤6、实时检测并判断电子转换器电路系统的各参数是否异常，若异常则对电子转换器电路系统进行保护，等待各参数正常时，电子转换器电路系统才继续工作；步骤7、电子转换器电路系统进入结束状态时，以步进小于预置值X的功率渐进式降低到O ;步骤8、在电子转换器电路系统工作过程中若出现紧急情况，可通过控制急停电源控制器使电子转换器电路系统强制性断电。进一步地，所述控制方法在步骤I之前还包括:
步骤a、电子转换器电路系统获取并检测环境参数，判断电子转换器电路系统是否工作在安全的范围内，若是，则进入下一步；若为否，则提示用户电子转换器电路系统处于工作不安全的环境中，并重复步骤a。。较佳地，步骤I所述的门限参数包括转换器逆变模块在转换过程中的峰值电压、峰值电流，各模块的最高工作温度以及电路系统非正常状态时的检测参数；所述电路系统非正常状态时的检测参数包括缺相检测 、低电压检测以及输出短路检测。具体地，步骤2所述各模块以及负载的电性参数至少包括:电源输入模块的输入电压纹波、输出电压的相序； 滤波模块的浪涌参数、电磁干扰信号；功率因数调整模块的功率因数；整流滤波及参数检测模块的电压、电流、电压纹波；转换器逆变模块的逆变频率、相位、脉冲宽度；开关器件驱动模块的电压、电流、相位、温度；以及负载的频率特性、磁饱和状况与温度等各电性参数中的一种参数。较佳地，步骤4所述的电子转换器电路系统工作在稳定状态为电子转换器电路系统工作在设置的门限参数范围内；步骤5与步骤7中所述的预置值X为30W ;所述的环境参数包括电子转换器电路系统所处环境的湿度、温度、海拔高度以及电磁场强度。本发明的电子转换器电路系统的数字化控制系统模块是以数字化控制芯片为中心构筑的软件控制平台，内置有单端式、推挽式、半桥式和全桥式等各种控制模式，通过简单的设置便能按照相应的模式进行工作。该电子转换器电路系统以控制场效应管及IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为主，控制过程的指令通过软件控制平台对各模块进行全方位诊断分析而输出，转换过程中电路工作稳定、转换效率高、且电磁兼容影响能控制在标准范围内，不仅环保而且节能。在对电子转换器电路系统进行控制的过程中，不仅对电路系统进行全方位测定，设置了各种电路保护参数，还对电路系统周边的工作环境的温度、湿度、海拔高度、电磁场强度等环境参数进行检测，平衡各种环境因素，确保整个电路系统工作在安全的范围内。本发明的电子转换器电路系统及其控制方法具有适应性强，能应用满足各种不同频率段的转换要求，不受输入的相数限制，特别适合应用于大功率、多组电子转换器组合及被控电路一致性不高的环境下。
图1为本发明实施例中的电子转换器电路系统的电路框图；图2为本发明实施例中的控制方法的流程示意图；图3为本发明实施例中的数字化控制系统模块的电路框图；图4为图3中的控制中心模块的电路框图；图5为本发明实施例中的功率因数调整模块的电路框图；图6为本发明实施例中的控制系统供电模块的电路框图；图7为电路系统中开关器件通断时产生的瞬间短路过压状态示意图；图8为当负载发生突变，出现感性电流过冲时开关器件的电流、电压状态示意图9为开关器件驱动模块进行电气隔离处理后再驱动开关器件工作的示意图；图10为冷却系统的工作原理流程图。
具体实施例方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。如附图1所示，一种电子转换器电路系统，所述电路系统包括:电源输入模块、滤波模块、功率因数调整模块、整流滤波及参数检测模块、急停电源控制器、转换器逆变模块、开关器件驱动模块、数字化控制系统模块、控制系统供电模块以及环境参数获取模块。为方便描述，若无特别说，本发明中所述的电路系统均是指所述的电子转换器电路系统明。所述电源输入模块与用于供电的电源连接，作为电路系统的输入端，可适应各种电源输入模型，如单相输入、三相输入以及多相输入；所述滤波模块与电源输入模块连接，用于对电源输入模块的输出信号进行滤波处理；该滤波模块为有源 滤波或无源滤波模块，包括有共模抑制电路、差模抑制电路以及随机噪声抑制电路，具体可根据电磁兼容的标准要求进行配置，使电路系统的电磁兼容影响控制在标准之内；所述功率因数调整模块与滤波模块连接，用于对滤波模块的输出信号进行处理，以调整并提闻系统的功率因数；所述整流滤波及参数检测模块与功率因数调整模块连接，用于对功率因数调整模块的输出信号进行整流滤波处理后输送至转换器逆变模块，同时检测电性参数(包括经整流滤波处理后的电压、电流及电压纹波等电性参数)并通过对应的传感器反馈至数字化控制系统模块；所述转换器逆变模块的输入端与整流滤波及参数检测模块连接，转换器逆变模块的输出端与负载连接，负载可以为电网或固定负载，在负载与转换器逆变模块之间还设置有用于检测负载的频率特性、磁饱和状态以及负载温度的负载检测模块。该负载检测模块将测得的频率特性、磁饱和状态以及负载温度通过相应的传感器或信号传输电路反馈至数字化控制模块，所述的频率特性，是指负载的电抗参数，如负载表现为容抗还是感抗；磁饱和状态的检测，是针对具有变压器特性的负载，如检测负载的的磁场强度及其与输入负载的电流值的关系的检测。转换器逆变模块为承接直流转交流的功能模块，用于承接输入端的整流滤波及参数检测模块的直流信号，并根据数字化控制系统模块发出的控制指令(如转换频率、转换时间点、转换时间宽度等控制指令)向输出端的负载输出交流信号，同时把转换过程中的各个回路的电流、电压信号实时返回到数字化控制系统模块，确保整个转换过程的可控。所述开关器件驱动模块连接于数字化控制系统模块与转换器逆变模块之间，用于通过接收数字化控制系统模块产生的开关信号来控制转换器逆变模块的工作状态；开关器件驱动模块将输入端用于驱动开关器件的驱动信号进行电气隔离后，再驱动开关器件工作；所述控制系统供电模块与数字化控制系统模块连接，用于为数字化控制系统模块供电。
所述的数字化控制系统模块是以数字化控制芯片为中心构筑的软件控制平台，内置有单端式、推挽式、半桥式和全桥式等各种控制模式，通过简单的设置便能使电路系统按照相应的控制模式进行工作。该数字化控制系统模块包括:控制中心模块、均与控制中心模块连接的参数接收及控制使能模块、输入模块以及显示模块，如图3所示；控制中心模块是整个电子转换器电路系统的控制核心，数据汇聚点及运算中心，由MCU或DSP为主要数字化控制芯片组成的硬件电路及软件控制系统，其包括系统运算核心模块，均与系统运算核心模块连接的数据采集模块、数据驱动输出模块、输入与显示数据处理模块以及数据存储模块，如图4所示。其中，系统运算核心模块作为数据汇聚点及运算中心；数据采集模块用于接收各参数信号，例如各模块以及负载的参数信号；数据驱动输出模块用于产生控制转换器逆变模块、开关器件驱动模块等电路模块的工作信号；输入与显示数据处理模块主要用于处理输入模块以及显示模块的数据信号；数据存储模块主要用于存储控制模式(如单端式、推挽式、半桥式和全桥式等各种控制模式)以及门限参数的数据。所述电源输入模块设置有参数检测模块，该参数检测模块包括电流检测子模块、电压检测子模块、温度检测子模块以及缺相检测子模块；各子模块设置有对应的传感器，用于将对应的参数(如电源输入模块的电流、电压、主线路的温度、电源输入是否缺相等参数)传送给数字化控制系统模块的参数接收及控制使能模块。所述的功率因数调整模块(如图5所示)设置有采集电性信号参数的信号参数采集模块，该信号参数采集模块将采集所得的电性信号参数传送至数字化控制系统模块的参数接收及控制使能模块。所述电性信号参数包括功率因数调整模块输入端的交流电压信号Va。、交流电流信号Ia。，功率因数调整模块输出端的直流电压信号VD。、接地信号GND以及功率因数调整模块中开关回路中的第一开关回路电流参数Iqi与第二开关回路电流参数IQ2。所述第一开关回路电流参数Iqi为流经功率因数调整模块中第一开关管Ql的电流参数，所述第二开关回路电流参数102为流经功率因数调整模块中第二开关管Q2的电流参数，如图5所示。
所述控制系统供电模块包括依次连接的整流单元、高频转换单元以及分组耦合输出单元；其中，分组耦合输出单元输出的直流电压有多组，本实施例中其输出直流电压有+3.3V、+5V、+12V与+24V等四组，如图6所示；当然，还可以根据需要设置其他电压输出，这里不再一一列举。所述整流单元与整流滤波及参数检测模块的输入端连接，用于接入交流电压；分组耦合输出单元与数字化控制系统模块和/或开关器件驱动模块连接，用于为数字化控制系统模块与开关器件驱动模块供电。所述的急停电源控制器串联连接于功率因数调整模块与整流滤波及参数检测模块之间，用于在紧急情况下对电子转换器电路系统进行强制性断电。构成急停电源控制器的主要部件为交流接触器，其控制端为弱电流的控制方式，紧急情况下可利用交流接触器来强行切断电子转换器电路系统的电源。所述的环境参数获取模块与数字化控制系统模块连接的，环境参数获取模块包括有温湿度测试仪、高度计和高斯计，分别用于检测温度、湿度，海拔高度以及电磁场强度等环境参数。此外，为了更好地保护电路系统，还为电路系统配备了冷却系统。所述的冷却系统为配合电子转换器电路系统的外部设备，该冷却系统带有通信网络接口，能与电子转换器电路系统进行数据交换。如可将冷却系统的制冷量控制、内外部温度检测、冷却载体的流量控制等参数与电子转换器的数字化控制系统进行。所述的冷却系统为可采用采用风冷方式(如采用冷却风扇)，液体冷却方法(包括直接冷却或间接冷却)或制冷方式的散热冷却方法(即给高温热源提供一个低温的热源，使其温度得到控制，这里可主要利用制冷剂相变制冷)等方式的冷却系统。如附图10所示，冷却系统的工作原理流程为:S1、冷却目标需要进行冷却时的温度设定；S2、冷却目标的温度达到需要冷却的设定温度；S3、冷却系统开始工作，根据制冷需求量与制冷能力确认制冷模式，同时与电子转换器电路系统进行及时的通信与数据反馈；S4、若达到电子转换器电路系统的冷却要求，则制冷结束；若无法达到电子转换器电路系统的冷却要求，则进行预警提示。如图2所示 ，本发明提供的基于上述电子转换器电路系统的控制方法步骤包括:步骤a、获取并检测环境参数，判断电子转换器电路系统是否工作在安全的范围内，若是，则直接进入下一步；若为否，则提示用户电子转换器电路系统处于工作不安全的环境中，并重复步骤a。由于电路系统中的模拟器件的控制信号来源受环境参数影响，如温湿度、海拔、周边电磁场、能量源及负载的变化，整个电路系统的性能会出现变化，因此，有必要对环境参数进行检测。环境参数包括电子转换器电路系统所处环境的湿度、温度、海拔高度以及电磁场强度等，其数据由专用的测试传感器完成，如数显温湿度测试仪、高度计、高斯计等带有通信接口的仪器，检测所得的数据输送至数字化控制系统模块，由数字化控制系统模块内部的算法进行运算。步骤1、在数字化控制系统模块中设置用以保护电子转换器电路系统的门限参数；所述的门限参数包括转换器逆变模块在转换过程中的峰值电压、峰值电流，各模块的最高工作温度以及电路系统非正常状态时的检测参数；所述电路系统非正常状态时的检测参数包括缺相检测、低电压检测以及输出短路检测。例如一个20KW的电子转换器的电路系统，最大电流门限为40A，最高电压门限为650V、回路电路存储能力门限为12000Q，各重要保护器件温度保护门限为40-110°C、输入输出回路的能量接收门限为35KW。各门限参数根据不同的电路控制模式(如单端式、推挽式、半桥式和全桥式等各种控制模式)来设置并保存在数字化控制系统模块的数据存储模块中。再如，将电路系统中的电源输入模块的电压上限设为420V，电压下限设为208V ;当检测到电源输入模块的电压值偏离设定的上下限值时，进入电路系统保护状态，停止工作，并提示检修，以确保后续电路的安全；或者，将电路系统的某一电路模块的温度上限设为80°C，当电路系统检测到该电路模块的温度接近预设的温度上限80°C时，驱动冷却系统，使该电路模块的温度降低，若温度无法降低，电路系统将停止工作，并做相应的预警提示。所述的冷却系统为电路系统配备的一个外部设备，其设置有通信网络接口，可与电路系统进行通信与数据反馈，其工作流程如附图10所示。可首先在冷却系统上对各模块进行需要进行冷却的温度设置，对应地，如当某一电路模块设置的温度达到80°c时，即启动驱动系统，冷却系统根据制冷需求量与制冷能力对其进行冷却，，同时与电路系统进行及时的通信与数据反馈；若达到电路系统的冷却要求，则制冷结束，关闭冷却系统；若无法达到电路系统的冷却要求，该电路模块的温度无法降低，则进行预警提示，同时电路系统亦将停
止工作。步骤2、检测各模块以及负载的电性参数，并将所述电性参数传送至数字化控制系统模块。具体地，各模块以及负载的电性参数包括:电源输入模块的输入电压纹波、输出电压的相序，输出电压的相位点，变化率、频率，纹波，浪涌等；滤波模块的浪涌参数、电磁干扰信号；功率因数调整模块的功率因数；整流滤波及参数检测模块的电压、电流、电压纹波；转换器逆变模块的逆变频率、相位、脉冲宽度；开关器件驱动模块的电压、电流、相位、温度，以及负载的频率特性、磁饱和状况与温度。这些电性参数对电子转换器电路系统的工作非常重要，至少将各模块与负载的一种电性参数传送至数字化控制系统模块进行检测分析。如将检测到的负载的频率特性、磁饱和状态以及负载温度等参数传送至数字化控制系统模块。此外，当负载在不同的工作频率下，数字化控制系统模还对负载的频率特性数值的变化趋势进行预测；将检测到的负载的磁饱和状态以及负载温度参数传送至数字化控制系统模块，以便数字化控制系统模块据此输出相应的控制指令 。如当检测到负载达到磁饱和状态后，由于具有变压器特性的负载，其温升较高，大幅度偏离磁饱和状态时电路系统的转换效率较低，因此数字化控制系统模块会输出相应的控制指令，调整电路系统的一些工作参数的比例，以使电路系统工作在较佳的工作状态，提高电路系统的转换效率和工作效率。步骤3、数字化控制系统模块接收并检测所述电性参数；在接收所有参数后，在数字化控制系统模块选定与硬件电路匹配的运算模型(运算模型可通过相应软件算法来实现)，数字化控制系统模块根据接收的数据输出相应的控制指令，如在桥式电路中，自动运算出结果并输出相应的控制指令，使上下桥臂避开同时开通的状态，在单管式串联谐振电路中，电压过高时，数字化控制系统模块及时控制负载输出功率加大，以缓解逆变部分电压过闻的风险。步骤4、输出满足稳定性要求的控制指令，以确保电子转换器电路系统工作在稳定状态；所述的稳定状态为电子转换器电路系统工作在设置的门限参数范围内工作。步骤5、电子转换器电路系统开始启动，以步进小于预置值X的功率渐进式达到负载所需功率；这里，预置值X可取10W-50W之间，较佳地，此处的预置值X取30W。步骤6、实时检测并判断电子转换器电路系统的各参数是否异常，若异常则对电子转换器电路系统进行保护，等待各参数正常时，电子转换器电路系统才继续工作。步骤7、电子转换器电路系统进入结束状态时，以步进小于预置值X的功率渐进式降低到0，相应地，此处的预置值X取30W，采用渐进式地减少转换强度，避免对上下游电路产生电磁兼容问题。步骤8、在电子转换器电路系统工作过程中若出现紧急情况，通过控制急停电源控制器使电子转换器电路系统强制性断电。在所述步骤6中，电路系统的参数出现异常的状态通常有两种，一种为经常出现的异常或电路系统不能容忍的异常，采用实时扫描方式进行检测，另一种为累积性异常或系统容忍度较宽的异常，采用触发响应的方式进行检测。当电路系统出现异常时，首先保护核心元器件(如开关器件、续流二极管、储能电容、储能电感)，等待参数正常才开始加速工作，确保整体不受影响。如图7所示，为电路系统中开关器件通断时产生的瞬间短路过压状态示意图，其属于累积性异常或系统容忍度较宽的异常，当电路系统中的电压、电流传感器获取到相关信号并将其反馈到数字化控制系统模块，数字化控制系统模块将调整开启或关闭时间节点，做到柔性控制，从而避免了硬性关断。如图8所示，为负载发生突变，出现感性电流过冲时开关器件的电流、电压状态示意图，其属于系统经常出现的异常或电路系统不能容忍的异常。当出现此种异常时，电路系统将采取强制性降低负载电源电压，开启消耗能量的通道(如负载的直流分量消耗、转换电路中的电容吸收回 路)，调整电路系统的工作频率，确保在下一个周期内立即消除此类异常。
本发明提供的电子转换器电路系统及其控制方法，电路系统中的各电路模块都设置有参数的监测点，每一个转换的功能环节都是可控的，且是通过数字化控制系统模块中的软件运算的结果进行控制的，不同于现有技术中是通过硬件来反馈，本发明的实现灵活性更强，电路更简洁。本发明的有益效果包括:1、使用模拟器件少，硬件电路简单，故障率低，电路系统稳定度高、维护方便；2、充分检测与运算各种状态下的参数，避开危险的时间片，确保元器件的使用寿命;3、提闻电路系统的转换能力及转换效率，完全避免以往t旲拟系统可能出现系统朋溃的情况；4、转换过程中采用渐进式变化，不产生谐波及浪涌状况，有效改善电路系统的电磁兼容参数；同时也对负载提供稳定的输出效能，不多产生额外的电磁福射量；5、适应性广，特别适用于大功率、多组转换器组合及被控电路一致性不高的环境。以上所述，为本发明较佳的具体实施方式
，实施例中提到的内容并非是对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电子转换器电路系统，其特征在于，所述电路系统包括: 电源输入模块、滤波模块、功率因数调整模块、整流滤波及参数检测模块、转换器逆变模块、开关器件驱动模块、数字化控制系统模块以及控制系统供电模块； 所述电源输入模块与用于供电的电源连接，作为电路系统的输入端； 所述滤波模块与电源输入模块连接，用于对电源输入模块的输出信号进行滤波处理； 所述功率因数调整模块与滤波模块连接，用于对滤波模块的输出信号进行处理，以调整并提闻系统的功率因数； 所述整流滤波及参数检测模块与功率因数调整模块连接，用于对功率因数调整模块的输出信号进行整流滤波处理后输送至转换器逆变模块，同时检测电性参数并通过对应的传感器反馈至数字化控制系统模块； 所述转换器逆变模块的输入端与整流滤波及参数检测模块连接，转换器逆变模块的输出端与负载连接； 所述开关器件驱动模块连接于数字化控制系统模块与转换器逆变模块之间，用于通过接收数字化控制系统模块产生的开关信号来控制转换器逆变模块的工作状态； 所述控制系统供电模块与数字化控制系统模块连接，用于为数字化控制系统模块供电。
2.根据权利要求1所述的电子转换器电路系统，其特征在于:所述的电子转换器电路系统还设置有急停电源控制器，用于在紧急情况下对电子转换器电路系统进行强制性断电。
3.根据权利要求2所述的电子转换器电路系统，其特征在于:所述负载与转换器逆变模块之间还设置有用于检测负载的频率特性、磁饱和状态以及负载温度的负载检测模块。
4.根据权利要求3所述的电子转换器电路系统，其特征在于:所述的电子转换器电路系统还设置有与数字化控制系统模块连接的环境参数获取模块。
5.根据权利要求4所述的电子转换器电路系统，其特征在于，所述数字化控制系统模块包括:控制中心模块、均与控制中心模块连接的参数接收及控制使能模块、输入模块以及显示模块。
6.根据权利要求5所述的电子转换器电路系统，其特征在于:所述的控制中心模块包括系统运算核心模块，均与系统运算核心模块连接的数据采集模块、数据驱动输出模块、输入与显示数据处理模块以及数据存储模块。
7.根据权利要求6所述的电子转换器电路系统，其特征在于:所述电源输入模块设置有参数检测模块，该参数检测模块包括电流检测子模块、电压检测子模块、温度检测子模块以及缺相检测子模块；各子模块设置有对应的传感器，用于将对应的参数传送给数字化控制系统模块的参数接收及控制使能模块。
8.根据权利要求7所述的电子转换器电路系统，其特征在于:所述的功率因数调整模块设置有采集电性信号参数的信号参数采集模块，该信号参数采集模块将采集所得的电性信号参数传送至数字化控制系统模块的参数接收及控制使能模块。
9.根据权利要求8所述的电子转换器电路系统，其特征在于:所述电性信号参数包括功率因数调整模块输入端的交流电压信号Va。、交流电流信号Ia。,功率因数调整模块输出端的直流电压信号VD。、接地信号GND以及功率因数调整模块中开关回路中的第一开关回路电流参数Iqi与第二开关回路电流参数Iq2。
10.根据权利要求9所述的电子转换器电路系统，其特征在于:所述的开关器件驱动模块将输入端用于驱动开关器件的驱动信号进行电气隔离后，再驱动开关器件工作。
11.根据权利要求10所述的电子转换器电路系统，其特征在于:所述控制系统供电模块包括依次连接的整流单元、高频转换单元以及分组耦合输出单元；所述整流单元与整流滤波及参数检测模块的输入端连接，所述分组耦合输出单元与数字化控制系统模块连接，分组耦合输出单元还与开关器件驱动模块连接，用于为数字化控制系统模块连接与开关器件驱动模块供电。
12.根据权利要求11所述的电子转换器电路系统，其特征在于:所述的环境参数获取模块至少包括有温湿度测试仪、高度计或高斯计中的一种测试仪。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的电子转换器电路系统，其特征在于:所述的急停电源控制器串联连接于功率因数调整模块与整流滤波及参数检测模块之间；所述负载为电网或固定负载。
14.一种根据权利要求13所述的电子转换器电路系统的控制方法，所述方法步骤包括: 步骤1、在数字化控制系统模块中设置用以保护电子转换器电路系统的门限参数； 步骤2、检测各模块以及负载的电性参数，并将所述电性参数传送至数字化控制系统模块； 步骤3、数字化控制系统模块接收并检测所述电性参数； 步骤4、输出满足稳定性要求的控制指令，以确保电子转换器电路系统工作在稳定状态； 步骤5、电子转换器电路系统开始启动，以步进小于预置值X的功率渐进式达到负载所需功率； 步骤6、实时检测并判断电子转换器电路系统的各参数是否异常，若异常则对电子转换器电路系统进行保护，等待各参数正常时，电子转换器电路系统才继续工作； 步骤7、电子转换器电路系统进入结束状态时，以步进小于预置值X的功率渐进式降低到O。
15.根据权 利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法在步骤I之前还包括: 步骤a、电子转换器电路系统获取并检测环境参数，判断电子转换器电路系统是否工作在安全的范围内，若是，则进入下一步；若为否，则提示用户电子转换器电路系统处于工作不安全的环境中，并重复步骤a。
16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括: 步骤8、在电子转换器电路系统工作过程中若出现紧急情况，通过控制急停电源控制器使电子转换器电路系统强制性断电。
17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于:步骤I所述的门限参数包括转换器逆变模块在转换过程中的峰值电压、峰值电流，各模块的最高工作温度以及电路系统非正常状态时的检测参数。
18.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于:所述电路系统非正常状态时的检测参数包括缺相检测、低电压检测以及输出短路检测。
19.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，步骤2所述各模块以及负载的电性参数至少包括: 电源输入模块的输入电压纹波、输出电压的相序； 滤波模块的浪涌参数、电磁干扰信号； 功率因数调整模块的功率因数； 整流滤波及参数检测模块的电压、电流、电压纹波； 转换器逆变模块的逆变频率、相位、脉冲宽度； 开关器件驱动模块的电压、电流、相位、温度；以及 负载的频率特性、磁饱和状况与温度中各电性参数的一种参数。
20.根据权利要求13-19中任一项所述所述的控制方法，其特征在于:步骤5与步骤7中所述的预置值X为30W ;步骤a中所述的环境参数包括电子转换器电路系统所处环境的湿度、温度、海拔高度 以及电磁场强度。
全文摘要
本发明公开了一种电子转换器电路系统及控制方法，所述电子转换器电路系统设置有以数字化控制芯片为中心构筑的软件控制平台，内置有单端式、推挽式、半桥式和全桥式等各种控制模式，通过简单的设置便能使电路系统按照相应的模式进行工作。该电子转换器电路系统以控制场效应管及IGBT为主，控制过程的控制指令通过软件控制平台对各模块进行全方位诊断分析而输出，转换过程中电路工作稳定、转换效率高；此外，在对电子转换器电路系统进行控制的过程中，还对电路系统周边的工作环境的温度、湿度、海拔高度、电磁场强度等环境参数进行检测，平衡各种环境因素，确保整个电路系统工作在安全的范围内。
文档编号G05F1/70GK103218007SQ20131012589
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者刘昇澔 申请人:刘昇澔