节拍电子能量转换器的制造方法_4

文档序号:9872832阅读:来源:国知局
点,漏极-源极电压Cl因为由此导致的MOSFET的接通而变 成0。
[0098] 电子开关元件22也必须足够长时间地激活,从而确保,即过零检测信号低于相应 的阔值。如果运没有发生,那么过零检测信号就能通过错误的触发来强烈地缩短正常的断 开时间。然后运导致在传输的功率中的不受控的跳跃。
[0099] 图9中示出了大约1.化S的接通时间。由此,错误触发仅还单个地在不利的条件下 在电网过零中出现。运通常是比较不关键的,因为在电网过零时不管怎样都仅传输极小的 功率或者甚至没有传输功率。
[0100] 图10示出了如在图1中的能量转换器10-样的能量转换器的电子电路图,其中在 图10中补充地示出了控制单元30,其对图1中的电路进行补充。相关于已经在图1中描述的 组件请参阅之前的相应描述部分。
[0101] 控制单元30就有输入接口 32,其与连接端子16电连接。控制单元因此具有在连接 端子16,18之间的通过能量转换器10提供的输出电压IUt的信息,尤其是其-如已经在图10 中所见的那样-同样连接至连接端子14,118的已经描述的参考电位上。在图10中同样很少 地示出的是,关于输出电压Unut的信息与分配给其的额定值的比较,也没有示出该比较的结 果被用于另外的处理。
[0102] 控制装置30提供输出电压IUt不仅与集成单元34的而且还有比例单元36的其额定 值的偏差。集成单元和比例单元对该信号进行处理并且产生输出信号,该输出信号通过链 接单元38组合W形成第S信号40。该第S信号40是运样的信号,其与M0SFET22的接通时间 成比例。
[0103] 第S信号40被输送给接通时间单元42和断开时间单元44。接通时间单元42W在现 有技术中通常的接通时间单元为基础,其通常设置用于过渡模式。接通时间单元在现有技 术中产生用于连接在其上的节拍发生器50的第一信号46,该节拍发生器当前设计成PWM单 元。现有技术的接通时间单元由第=信号40产生成比例的第一信号46。
[0104] 在现有技术不同的是,在根据本发明的接通时间单元42的情况中提出,该比例由 此限制,即不能低于最小接通时间tDn_min。一旦第S信号40达到用于最小接通时间tDn_min的 值,放弃在现有技术中常见的比例并且取而代之的是将用于接通时间t。。的恒定值作为第一 信号46传输给节拍发生器50。该比例因此仅仅在第一功率范围内给出。在第二功率范围中 给出最小接通时间tDn_min,其在第一范围中是恒定的。
[0105] 节拍发生器50从由接通时间单元42提供的第一信号中产生控制信号X,其通过驱 动模块52输出到MOS阳T22的栅极上。第一信号46因此控制了MOS阳Ts22的接通的时间段。
[0106] 用于接通时间Un的固定的接通时间的界限同时也是在第一功率范围和第二功率 范围之间的界限。接通时间单元42因此仅在第一功率范围中的运行期间提供在第=信号40 和第一信号46之前的比例。在功率小于第一功率范围中的功率的第二功率范围中,取而代 之的是第一信号46不再与信号40成比例,而是代表固定的最小接通时间tDn_min。
[0107] 为了调节在第二功率范围中的功率,现在根据本发明补充地设置断开时间单元 44,其同样由相同的第=信号40供给。断开时间单元44仅仅在第二功率范围中是激活的,在 该第二功率范围中功率小于在第一功率范围中的功率,如果第S信号44达到一个值,该值 等于在第一功率范围中的功率,那么断开时间单元44将具有值0的第二信号提供给节拍发 生器50。如果取而代之的是待传输的功率小于在第一功率范围中的功率,也就是说,其是运 样的功率,该功率在第二功率范围中下降,那么断开时间单元44就由第S信号40中测定一 个补充断开时间tDff_add,其借助第二信号48传输给节拍发生器50。节拍发生器50检测第二 信号,由此测定出补充断开时间tnff_add并且W该补充断开时间tnff_add延长用于电子开关元 件22的断开时间,也就是说,用于电子开关元件22的断开时间由固有的断开时间toff和补充 断开时间Wf_add的和得出。节拍发生器50由接通时间ton和固有的断开时间W域许还有附 加的补充断开时间t〇ff_add产生信号X,其用于控制M0SFETS22。
[0108] 图11在两个图表中示出了示意性的信号走向,其示出了在第二功率范围中的运 行。从图11的上面的图表中可W看到,施加在M0SFET22的栅极上的信号仅仅W相对较短的 时间段接通M0SFET22,也就是说,W接通时间ton接通,其在此等于最小接通时间t〇n_min。在该 时间段中,穿过电感20的电流基本上线性地上升,运能够由图11的第二个下面的图表开出。 在通过信号X定义的接通时间Un的末端,M0SFET22被断开并且穿过电感20的电流固有地下 降至值0,运在图11的第二个下面的图表中利用断开时间toff表征。
[0109] 在过渡模式中,只要应调节在第一功率范围中的功率,现在会跟随有一个新的循 环,其具有信号X的新的接通时间t。。。然而在图11中调节在第二功率范围中的功率。因此,在 图11中示出的借助接通时间单元42提供的接通时间ton是最小接通时间tonjuin。
[0110] 同时,在该运行状态中,断开时间单元44是激活的并且利用第二信号48将补充断 开时间toff_add提供给节拍发生器50。运产生了补充断开时间toff_add,其跟随在断开时间toff 之后。在补充断开时间tDff_add结束之后实现新的接通循环。
[0111] 在图10中利用集成单元34,比例单元36W及链接单元38实现了PI调节器,如其对 于节拍电子能量转换器在PFC运行中通常所使用的那样。该调节器通常在现有技术中仅仅 计算接通时间。
[0112] 然而根据本发明,接通时间ton通过最小接通时间tDn_"in限制。其不能低于最小接通 时间。在该界限之上,接通时间t。。成比例地转换。利用本发明补充地获得补充断开时间 tnff_add,通过该补充断开时间当接通时间t。。为最小接通时间tDn_min时可W实现所传输功率 的降低。
[0113] 在该实施例中提出,调节器数字地借助微处理器实现。为了测定补充断开时间 tnff_add而提出W下流程:
[0114] 在过渡模式中的输入电流如W下给出:
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[0116] 在具有固定的最小接通时间的断续模式中的电流如下地给出: 娘重 重 、夺《
[0117] 彎嘴-- ';7……' 知瓜 ^扣.脱k中中蜡T个东:嫁被滅
[0118] 寻找一个函数,其中补充断开时间是可参考的变化的接通时间的函数,其中
[0119] 乂姆被说;..、…方邱悼撕巧 1 1 2L 2L & ^柳始巧夺至婚 ...................V…...................、、、一、 ............................................................. ......................rr....................?:.................. WOS 、、、、yy> ................................................................. I I 足]成 f. / / f ^ t 掛倘,'; ? 巧C舰" 、一 I巧 <w iK 桃沁 灯巧..技诚 姆、、 碱. . .烘姑
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[0121] 其中/喊:::裤-三心气-曲
[0122] 在直流电压的情况中,补充接通时间的测定设及具有偏置的IA函数。
[0123] 如由之前的公式可见,tcff取决于输入电压化n和输出电压Ucut。因此,对于非静态的 情况,补充断开时间tDff_add不仅仅取决于t。。,而是取决于固有的断开时间toff。因此,利用接 下来的公式也能实现基本上无缝过渡。 I] 寺 4- 沁"、"说沾 贫说r ?文钱* 9獻r、>. 3嗦沪 f併;;技始>.y y ?? !.
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[0125] 其中 Uin = Up*sin(23T*50Hz*t)
[01 %] 图I 2示意性地示出了在400V的固定的输出电压Uout和在最小接通时间t〇n_min时单 位为伏特的输入电压Uin关于断开时间Wf的走向,该最小接通时间对应于60个时标,该断开 时间是时标的数量。一个时标是时间栏的最小步距,其能够通过微处理器调节。在横坐标上 是单位为伏特的输入电压化n,相反在纵坐标上给出了时标的数量,其等于断开时间tnff。
[0127]当相应的工作点线性化并且例如选择输入电压为230V并且选择输出电压为400V 时,在计算时间方面的简化可W实现,利用tDn_"in = 60时标给出接下来的公式:
[0129] 对于交流电压运行当然不能简单地接受该简化,因为输入电压化n持续地变化。图 13示出了,在也称为升压调节器或者升压转换器的升压转换器运行时,接通时间和固有的 断开时间相对于在具有230V和50化的输入电压的公共供电网上的电网半波的一个实例。在 图13中示出的图表示意性地示出了相应的走向。横坐标示出了 W秒为单位的时间t,相反在 纵坐标上给出了 W伏特为单元的输入电压Uin W及与接通时间Un和固有的断开时间Wf关 联的时标的数量。
[0130] 在该关系中,有两点需要澄清,即是否如在直流电压的情况中能够进行线性化W 及哪些输入电压化n被定为工作点。在此,调节器表现应该尽可能不被改变并且尝试进行调 节,其具有接下来的特征:
[0132] t〇n_min = 60 [ticks]
[0133] 其中
[0134] 由前述的公式得出用于在交流电压时的升压运行和考虑到功率因数控制时的接 下来的要求:
[0135] 补充断开时间Uff_add应该如此精确地确定,即在半波上平均地,在断续模式中被 传输的功率与在过渡模式中的标准运行时的功率一样大。由此得出,即使在交流电压运行 的情况中补充断开时间Wf_ad地应该在整个半波上保持恒定。运当然
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