专利名称：使用死区时间和场效应晶体管驱动控制的效率动态最优化的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力转换器，例如用于电源中的电力转换器，更具体地，涉及通过最大效率点跟踪(或最小输入功率点跟踪)以实现效率动态最优化的电力转换器。
背景技术：
在诸如直流-直流转换器的电力电子转换器系统的设计中，有些设计参数需要最优化以提高效率和转换器性能。这些参数中有些是负载相关的，输入电压/输出电压相关的，组件相关的，和/或温度相关的。对于具体的负载、输入、输出、组件和温度这样的设计，可提高单个设计点效率，但不会带来不同负载和线路状态下的最佳效率和性能，并且由于组件和温度的变化，也不能保证在该设计点提高效率。
数字控制器越来越多地得到应用，尤其是用于包括电力电子系统的复杂系统中，这是由于数字控制器各种优点，例如，执行复杂和增强控制策略的能力、功耗低、可靠性、重新配置的灵活性、消除组件公差和老化，以及易于集成和具有数字系统界面。当然，在诸如电力电子直流-直流转换器的模拟系统中使用数字控制器，仍然会有一些缺点/挑战，包括数字控制器为满足转换器的严格的调节要求而所需的高分辨率，和为满足转换器的动态要求而所需的高速数字控制器。这两个要求还会导致成本增加。幸运的是，数字控制器技术正在快速发展，使得在较低成本下可获得具有更高分辨率的速度更快的数字控制器。
数字控制器执行复杂算法的能力，使其易于响应系统行为而应用能够适应性调节系统参数的适应性控制算法，以达到更好的性能和稳定性。因此，适应性控制器本身是一种能够在控制设备或环境改变后修改其行为的控制器。
在隔离和非隔离转换器中，应该最优化的一个重要的参数是在开关的接通(ON)和断开(OFF)之间的死区时间(dead time)，以防止开关的体内二极管导通。例如，在诸如倍流器拓扑的副边拓扑中，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)体内二极管的导电应该避免，以获得更好的效率，尤其是对于低输出电压、高输出电流的应用，此时，体内二极管的导通损耗会变得更加严重，需要在接通和断开主边开关之间以及断开和接通相应的副边开关(同步整流器或SR)之间的可能达到的最小死区时间(延迟时间)。同时，所述死区时间应该足够长，以避免两个副边SR开关在同时接通并承接从主边施加的电压时发生短路。
死区时间的选择和最优化不是一件容易的任务，并且难以在全负载/输入条件下和在不同组件寄生效应和温度情况下下达到。完成该任务的一种方法是将该死区时间固定为可满足最差情况的常值。这可通过一种简单的电阻-电容(RC)延迟电路来实现，以在接通和断开相应的开关之间设置死区时间。这种方法简单，但不幸的是，会导致较低的效率，这是因为死区时间不得不设置得足够长，以覆盖整个负载/输入范围并覆盖诸如温度变化之类的其它变化。另一种设置死区时间的方法是通过检测开关体内二极管的导通并相应地对该死区时间进行修改。这种方法降低了体内二极管的损耗并因而提高了效率。但是，体内二极管仍导通，而且仍有相当大的损耗，尤其是在较高切换频率和较高输出电流的情况下。所述任务在隔离拓扑中也是难以实现的，这是由于用于产生驱动信号的绝缘体所引起的延迟和变压器的漏电感，这种延迟和漏电感因不同的负载和线路条件而不同。
发明内容
根据本发明一方面，电力转换器具有一种通过动态最优化受控参数以使效率最优化的控制方法。在改变至少一个受控参数后，可确定所述转换器的效率变化。将所述转换器的效率变化方向与所述受控参数的变化方向进行比较。当所述转换器的效率变化方向与所述受控参数的变化方向相同时，所述受控参数是朝正向变化的，而当所述转换器的效率变化方向和所述受控参数的变化方向相反时，所述受控参数是朝负向变化的。
在本发明的一个方面中，所述受控参数包括在所述主边和相应副边的所述控制器的SR开关的接通和断开之间以及断开和接通之间的死区时间，和所述开关的(各)驱动电压。
在本发明的一个方面中，所述受控参数包括所述开关的(各)驱动电压。
在本发明的一个方面中，所述受控参数包括所述死区时间和所述(各)驱动电压。
通过下文中提供的详细描述，本发明的进一步的应用领域将变得明显。应理解，对本发明优选实施例进行说明的详细描述和具体示例只是示例性的，并不用以限制本发明的范围。
通过下面详细描述和附图，将更能全面理解本发明，其中 图1是本发明的方法的基本流程图； 图2是使用本发明的最优化死区时间的方法来控制隔离半桥直流-直流转换器的简化示意图，其中该隔离半桥直流-直流转换器是作为示例而非用于限制； 图3是图2中直流-直流转换器的主切换波形的时序图； 图4是当使用本发明的最优化死区时间的方法来控制图2的直流-直流转换器时的效率相对于死区时间的曲线图； 图5A和5B是效率相对于死区时间的曲线图，显示了本发明的方法在不同负载状态下和在不同输入电压下如何用于最优化死区时间； 图6是使用本发明的最优化死区时间的方法来控制图2的直流-直流转换器的流程图； 图7是使用本发明的最优化开关驱动电压的方法控制隔离半桥直流-直流转换器的简化示意图； 图8是使用本发明的最优化驱动电压的方法来控制图7的直流-直流转换器的流程图； 图9是使用本发明的最优化开关驱动电压的方法来控制隔离正向式转换器的简化示意图。
具体实施例方式 下面对(各)优选实施例的描述实际上仅是示例性的，而绝不是以任何方式限制本发明、其应用或使用。
根据本发明，一种控制电力转换器的方法在此是指最大效率点跟踪(“MEPT”)，可跟踪系统效率并且动态最优化一个或多个系统参数，这些参数在此处是指“受控参数”，从而使效率最大化，或者换句话说，是使促成效率最大化的输入功率点最小化。这样，系统参数或受控参数是能影响系统运行并可被控制或改变以最优化效率的参数。本发明的MEPT方法跟踪所述转换器的效率以找出可动态调节的(各)参数的最佳值，所述(各)参数的动态调节是通过跟踪转换器效率的变化方向(ΔEff.)，即效率是增加还是减小，和跟踪受控参数的变化方向(ΔCP)，即受控参数是被增加还是被减小，并相应地动态调节所述受控参数而实现的。
图1示出了本发明MEPT方法的单轮算法的基本流程图。该MEPT方法从步骤100开始，并在步骤102中使用下式(1)计算所述转换器的效率(Eff(n))。在步骤104，使用下式(2)计算所述转换器的效率变化(ΔEff.)，并且使用下式(3)计算所述受控参数的变化(ΔCP)。在步骤106，该方法确定ΔEff.和ΔCP是否以相同的方向变化(即ΔEff.和ΔCP是否具有相同的正负号)。如果ΔEff和ΔCP以相同的方向变化，该方法转到步骤108，在步骤108中受控参数(CP)朝向与前面步骤中变化方向相同的方向变化，然后，该方法在步骤112重新开始。如果ΔEff和ΔCP以相反的方向变化，该方法转到步骤110，在步骤110中受控参数(CP)朝向与前面步骤中变化方向相反的方向变化。
ΔEff.＝Eff(n)-Eff(n-1)(2) ΔCP＝CP(n)-CP(n-1)(3) (Eff(n)是在当前受控参数值CP(n)下的当前效率值；Eff(n-1)是在先前受控参数值CP(n)下的先前效率值)。
现在参照图2的示例描述本发明MEPT方法，在图2的示例中，示出了具有电力转换电路201的隔离半桥直流-直流转换器200，其具有在该示例中为主边202的输入侧，和在该示例中为副边204的输出侧。在图2的示例中，副边204是倍流器。转换器200由控制器206进行控制，控制器206的各输出示例性地通过驱动电路207连接到主边开关S1、S2和副边开关Sa、Sb的开关输入。示例性地，开关S1、S2、Sa和Sb为将开关输入作为栅极的场效应晶体管(FET)。如所知的，对于每个主边和副边开关，驱动电路207可包括驱动器，例如UCC37321或LM5101驱动器。在本示例性实施例中，本发明MEPT方法跟踪转换器200的效率并最优化所述主边开关-副边开关的(各)死区时间参数，以防止所述开关的体内二极管在续流期间导通，从而减小体内二极管导通和反向恢复损耗，因此可提高效率。
本发明MEPT方法在控制器206中示例性地实现。这样，作为示例性而非限制性地，控制器206可以是微型控制器，并且对转换器200的控制由控制器206中的编程软件实现。应理解，控制器206及其所实现的控制功能可为硬布线数字逻辑、应用专用的集成电路和类似物。应理解，本发明MEPT方法应用于转换器200的描述是作为示例而不是限制，该MEPT方法可应用于除了隔离半桥直流-直流转换器以外的转换器。可使用常规的对称控制、非对称(互补)控制，或占空比移相(DCS)控制来控制转换器200。在下面示例中，转换器200是DCS控制的，但应理解，这是示例性而非限制性的，而其它类型的控制，例如刚提到的那些控制类型，也可用以控制转换器200。
转换器200的主边202具有主边开关S1、S2和电容Cs1、Cs2。直流电压源Vin的正侧连接到电容Cs1的一侧和主边开关S2的一侧。Vin的负侧或公共侧连接到地，电容Cs2的一侧和主边开关S1的一侧也连接到地。电容Cs1和Cs2的第二侧在接点A连接到一起，主边开关S1和S2的第二侧在接点B连接到一起。接点A连接到变压器T1的主边绕组208的一侧，而接点B连接到变压器T1的主边绕组208的另一侧。
转换器200的副边204包括副边开关Sa、Sb、感应器L1、L2和输出电容Co，它们在提到的倍流器拓扑中连接在一起。副边开关Sa的一侧连接到变压器T1的副边绕组210的一侧和感应器L1的一侧，副边开关Sa的第二侧连接到地。副边开关Sb的一侧连接到变压器T1的副边绕组210的另一侧和感应器L2的一侧。感应器L1和L2的第二侧连接到一起并且提供转换器200的正输出214。输出电容Co连接在感应器L1和L2的接点与地端之间。
图3示出了控制器206所用的主切换波形，控制器206用于控制使用所提到的DCS控制的转换器200。如图3所示，在主边开关S1、S2的栅极信号(Vgs-1，Vgs-2)的上升沿与相应副边开关Sa、Sb的栅极信号(Vgs-a，Vgs-b)的下降沿之间存在死区时间(tdr)；在主边开关S1、S2的栅极信号(Vgs-1，Vgs-2)的下降沿与相应副边开关Sa、Sb的栅极信号(Vgs-a，Vgs-b)的上升沿之间存在死区时间(tdf)。为了减小Sa和Sb的相应的体内二极管损耗，应该对tdr和tdf进行最优化。为了简化和论述的目的，可假定tdr＝tdf＝td，即使在实际情况中可能不是这样。如果tdr和tdf不相等，可给予它们不同的初始值或者相应的最优化算法。
图4是效率相对于死区时间(td)的曲线，示出了当需要最优化的控制变量是死区时间时(CP＝td)，使用本发明的MEPT方法以最优化死区时间(tdr，tdf)的情况。在图4中，tdo是促成最大效率的最佳死区时间值。随着td变得大于tdo，所述转换器的效率一直下降到对应于在施加电压的整个范围开关体内二极管导通的效率点，并且效率下降到零。随着td变得小于tdo，所述效率快速下降，这是因为当从主边施加电压时，两个副边开关均接通而引起短路。
图5A和5B是效率相对于死区时间的曲线，示出了本发明MEPT方法在不同负载和输入电压状态下如何用于最优化死区时间。该MEPT方法跟踪所述转换器例如转换器200的效率，并随着由于状态改变引起的所述转换器效率变化而更新最优化死区时间值。与不使用MEPT控制方法的转换器相比，尤其在大范围负载和线路变化的较高负载电流和切换频率下，该转换器使得效率显著提高。
计算转换器的效率需要精确传感和使用四个信号，即所述转换器的输出电压(Vo)、所述转换器的输出电流(Io)、所述转换器的输入电压(Vin)和所述转换器的输入电流(Iin)。所述计算还需要使用大量控制器资源和计算时间的三个乘法。而且，既然效率计算涉及使用四个传感信号，在传感这四个信号时的任何误差都使得计算误差被放大。
对这四个信号的进一步研究显示，对固定调节输出电压(Vo)下的一定的线路(Vin)和负载(Io)点，输入电流(Iin)是足以表明转换器效率变化，即转换器效率是增加还是下降的参数。最大效率点出现在对于给定输入电压下的最小输入电流点，即，对于固定的Vin、Io和Vo，由于对于固定输出功率，转换器的输入功率将最小化，所以当Iin较小时，所述转换器效率较高。因此，如下面描述的，在实现MEPT方法时，可示例性地使用Iin来确定转换器效率。可以注意到，由于Iin的传感通常是出于保护和/或控制的目的，因此使用Iin来确定转换器效率是指，除了通常被传感的信号以外，实现MEPT方法不需要传感任何额外的信号。
图6是用于实现MEPT方法以控制死区时间的软件程序的示例性流程图。该程序示例性地在控制器206(图2)中实现，并且对该程序的描述将参照转换器200和控制器206。该程序从步骤600开始，在步骤602获得Iin的N个取样，例如通过使用可示例性地包括在控制器206中的模拟-数字转换器(ADC)进行，之后存储取样，例如可存储在控制器206的存储器中，然后在步骤606中对各取样取平均值，并通过常规低通(LP)数字过滤器差分方程进行滤波以消除噪声，并且产生Iin(n)。在步骤606中，将Iin(n)与用于过流保护的最大电流值imax进行比较。增加所述保护是针对当由于错误而将td设置过小而引起短路的情况。如果Iin(n)≥imax，则在步骤608中将td设为最差情况值td-最差情况，然后当在步骤610等待了预定数目个切换周期后，该程序转到步骤600以重新开始该过程。如果Iin(n)＜imax，则在步骤612中，使用下式(4)和(5)计算Iin的先前值与新值之差，和td的当前值与先前值之差。
ΔIin＝Iin(n-1)-Iin(n)(4) Δtd＝td(n)-td(n-1)(5) 在步骤614中，进行检验以确定ΔIin是否具有充分值(ie)以更新td。如果ΔIin具有充分值(ie)，则该程序执行616。如果ΔIin不具有充分值(ie)，则在步骤610等待预定数目个切换周期后，该程序返回开始。
在步骤616，通过将Iin(n-1)和td(n-1)设置为与Iin(n)和td(n)分别相等，对Iin(n-1)和td(n-1)进行更新。
在步骤618中进行检验以确定式(4)和式(5)的符号(正号或负号)是否相同。如果相同，则当前的效率-死区时间点位于如图4所示的tdo左侧，并且在步骤620中，td增加tstep以向所述最大效率点移动。如果不相同，则当前的效率-死区时间点位于如图4所示的tdo右侧，并且在步骤622中，td减小tstep以向所述最大效率点移动。
在步骤610等待了预定数目个切换周期后，该程序返回开始。
死区时间只是使用本发明MEPT方法可最优化以提高转换器效率的系统参数中的一个。其它参数的示例包括通常用作主边和副边开关的FET的栅极上被施加的(各)驱动电压值、施加于主边开关上的切换频率、高侧和低侧开关之间的死区时间，和级联转换器系统中的中间总线电压。通过随着输入电压变化、负载变化和环境温度变化来调节这些参数，该MEPT方法可动态跟踪最大效率。例如，驱动电压影响导电损耗和驱动损耗。驱动电压越高，驱动损耗越大而导电损耗越小。在一定的负载和输入电压条件下，存在对应于最大效率的最佳驱动电压。对于不同的负载和转换器输入电压，在一系列最优化参数下的峰值效率可变化。本发明MEPT方法可搜索一系列最佳参数，以使效率最大。对于多参数最优化，效率最大化可以顺序地进行。例如，如果在系统中调节死区时间值、驱动电压值和中间总线电压值以使效率最大，则可首先最优化总线电压值，然后是驱动电压值，再后是死区时间值。在这三个参数都调节之后，或在一定时间间隔后，所述方法再次开始执行以上顺序。应理解，也可以按其它顺序方式调节这些参数。也就是，可先调节驱动电压值或死区时间，然后顺序调节其它两个参数。也可以使用其它先进的多维搜索方法以使效率最大化。
在下面描述的示例中，使用本发明MEPT方法，用于驱动主边开关、或副边开关或同时驱动两者的栅极信号电压，被有利地最优化，以最优化转换器效率。施加于通常用作转换器中主边和副边开关的FET的栅极的驱动电压，使存储电荷聚集在FET内部的栅极-漏极和栅极-源极电容中。重复对此存储电荷放电可导致功率损耗，并从而降低效率。同时，施加于FET栅极的电压电平会影响FET的导电特性(Rdson)，这也会导致功率损耗。这两种效应是以相反的方向起作用的，较高栅极电压导致较低Rdson，但也导致较高的栅极电荷和较高的驱动损耗。
由于这两种效应具有相反的斜度，如下面参照图7所描述的，在使用本发明MEPT方法进行最优化时，驱动电压存在最佳值以使在切换FET中的净功率损耗最小化。图7示出的隔离直流-直流转换器700，其拓扑类似于图2中所示拓扑。图2的直流-直流转换器200和直流-直流转换器700中相同的各元件用相同的参考标号进行标识，并将主要讨论其不同之处。
在转换器700中，可变电压源702具有(各)电压输出并连接到驱动电路207的(各)电压输入，并且具有控制输出并连接到控制器206的输出。可变电压源702在控制器206的控制下，向驱动电路207提供(各)电压，该驱动电路207在控制器206的控制下，切换到主边开关S1和S2、副边开关Sa和Sb、或主边开关和副边开关的各栅极。
所述MEPT方法再次示例性地在控制器206中实现，并最优化由电压源702提供的电压，即通过驱动电路207施加于主边和副边开关S1、S2、Sa和Sb(示例性地为FETs)的栅极以对它们进行切换。图8是该示例性MEPT方法的程序流程图。该流程图基本上与图6的流程图相同，其主要区别在于受控参数是由电压源702提供的电压(Vcc)，即用于驱动主边和副边开关S1、S2、Sa和Sb的栅极的驱动电压。(由于Vcc是受控参数，图6流程图中的步骤606和608不再需要。) 图9示出了使用本发明MEPT方法以最优化输入和/或输出侧开关的驱动电压的隔离正向式转换器拓扑。转换器900包括电力转换电路902，其具有输入侧904和通过变压器T1连接的输出侧906。变压器T1主边绕组908的一侧连接到电压源Vin的正侧，输入侧904的电容Cp的一侧也连接到电压源Vin的正侧。输入侧904的开关Sp连接在变压器T1主边绕组908的另一侧和地端之间。输出侧906包括开关Sa和Sb、感应器L和输出电容Co。开关Sa与感应器L的接点连接到变压器T1的副边绕组910的一侧。副边绕组910的另一侧连接到输出侧开关Sb的一侧。输出电容Co连接在感应器L的第二侧与输出侧开关Sa和Sb的接点之间。转换器900进一步包括可变电压源912，该可变电压源912具有的(各)电压输出连接到驱动电路914的(各)电压输入，驱动电路914具有的控制输入连接到所包含的控制器916的输出。可变电压源912在控制器916的控制下，向驱动电路914提供(各)电压，该驱动电路914在控制器916的控制下，切换到主边开关Sp、副边开关Sa和Sb或者主边开关和副边开关的各栅极，控制器916使用本发明MEPT方法使驱动电压最优化，该驱动电压以与上述参照图7和8的控制器206的方式相同的方式提供给主边开关Sp和/或副边开关Sa和Sb的栅极。
应理解，本发明MEPT方法可用于控制转换器的一个以上参数。例如，所述方法可用于同时控制如上面参照图2和图6所论述的(各)死区时间，和如上面参照图7-9所论述的主边和副边开关的(各)驱动电压。
本发明的描述实际上仅为示例性的，因此不偏离本发明要旨的各种变化均在本发明的范围内。这些变化并不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种控制电力转换器以最优化效率的方法，包括
a.当改变至少一个受控参数后，确定所述转换器的效率的变化方向；
b.将所述转换器的效率的变化方向与所述受控参数的变化方向相比；
c.当所述转换器的效率的变化方向与所述受控参数的变化方向相同时，以正方向改变所述受控参数，而当所述转换器的效率的变化方向与所述受控参数的变化方向相反时，以负方向改变所述受控参数。
2.根据权利要求1的方法，其中所述电力转换器是直流-直流转换器；所述受控参数是在所述转换器的至少一个主边开关的接通与所述转换器的相应副边开关的断开之间以及在所述主边开关的断开与所述相应副边开关的接通之间的死区时间；所述以正方向改变所述受控参数包括调节所述主边开关和所述副边开关中至少一个的切换信号以增加所述死区时间；所述以负方向改变所述受控参数包括调节所述主边开关和所述副边开关中至少一个的切换信号以减小所述死区时间。
3.根据权利要求1的方法，其中所述电力转换器是直流-直流转换器；所述受控参数包括在所述转换器的主边各开关的接通与所述转换器的相应副边各开关的断开之间以及在所述主边各开关的断开与所述相应副边各开关的接通之间的死区时间；所述以正方向改变所述受控参数包括调节所述主边开关和所述副边开关的切换以增加所述死区时间；所述以负方向改变所述受控参数包括调节所述主边开关和所述副边开关的切换以减小所述死区时间。
4.根据权利要求1的方法，其中所述电力转换器是直流-直流转换器；所述受控参数包括输入侧开关和输出侧开关中的至少一个的驱动电压；所述以正方向改变所述受控参数包括增加所述驱动电压；所述以负方向改变所述受控参数包括减小所述驱动电压。
5.根据权利要求1的方法，其中所述电力转换器是直流-直流转换器；所述受控参数包括输入侧开关和输出侧开关的各驱动电压；以正方向改变所述受控参数包括增加所述各驱动电压；以负方向改变所述受控参数包括减小所述各驱动电压。
6.根据权利要求1的方法，其中所述受控参数包括多个受控参数，所述多个受控参数包括在所述转换器的主边各开关的接通与所述转换器的相应副边各开关的断开之间以及在所述主边各开关的断开与所述相应副边各开关的接通之间的死区时间，和所述主边开关和所述副边开关的各驱动电压。
7.根据权利要求6的方法，其中所述转换器是级联转换器；所述多个受控参数还包括中间总线电压。
8.根据权利要求1的方法，其中所述电力转换器是级联电力转换器；所述受控参数包括中间总线电压。
9.一种控制直流-直流转换器以最优化效率的方法，包括
a.当改变在所述转换器的主边各开关的接通与所述转换器的相应副边各开关的断开之间以及在所述主边各开关的断开与所述相应副边各开关的接通之间的死区时间后，确定所述转换器的效率的变化方向；
b.将所述转换器的效率的变化方向与所述死区时间的变化方向相比；
c.当所述转换器的效率的变化方向与所述死区时间的变化方向相同时，增加所述死区时间，而当所述转换器的效率的变化方向与所述死区时间的变化方向相反时，减小所述死区时间；
d.当改变所述主边开关和所述副边开关中的至少一个的驱动电压后，确定所述转换器的效率的变化方向；
e.将所述转换器的效率的变化方向与所述驱动电压的变化方向相比；
f.当所述转换器的效率的变化方向与所述驱动电压的变化方向相同时，增加所述驱动电压，而当所述转换器的效率的变化方向与所述驱动电压的变化方向相反时，减小所述驱动电压。
10.根据权利要求9的方法，其中所述驱动电压包括所述主边开关和所述副边开关的各驱动电压。
11.一种电力转换器，包括
a.电力转换电路；
b.连接到所述电力转换电路的控制器，当改变至少一个受控参数后，所述控制器确定所述转换器的效率的变化方向；将所述转换器的效率的变化方向与所述受控参数的变化方向相比；当所述转换器的效率的变化方向与所述受控参数的变化方向相同时，以正方向改变所述受控参数，而当所述转换器的效率的变化方向与所述受控参数的变化方向相反时，以负方向改变所述受控参数。
12.根据权利要求11的电力转换器，其中所述电力转换器是直流-直流转换器；所述受控参数是在所述转换器的主边开关的接通与所述转换器的相应副边开关的断开之间以及在所述主边开关的断开与所述相应副边开关的接通之间的死区时间；所述控制器通过调节所述主边开关和所述副边开关中至少一个的切换信号以增加所述死区时间，从而以正方向改变所述受控参数；所述控制器通过调节所述主边开关和所述副边开关中至少一个的切换信号以减小所述死区时间，从而以负方向改变所述受控参数。
13.根据权利要求11的电力转换器，其中所述电力转换器是具有主边和副边开关的直流-直流转换器；所述受控参数包括所述主边开关和所述副边开关中的至少一个的驱动电压；所述控制器通过增加所述驱动电压从而以正方向改变所述受控参数，而通过减小所述驱动电压从而以负方向改变所述受控参数。
14.根据权利要求11的电力转换器，其中所述电力转换器是具有主边和副边开关的直流-直流转换器；所述受控参数包括所述主边开关和所述副边开关的各驱动电压；所述控制器通过增加所述各驱动电压从而以正方向改变所述受控参数，而通过减小所述各驱动电压从而以负方向改变所述受控参数。
15.根据权利要求11的电力转换器，其中所述电力转换器是直流-直流转换器；所述受控参数包括多个受控参数，所述多个受控参数包括在所述转换器的主边各开关的接通与所述转换器的相应副边各开关的断开之间以及在所述主边各开关的断开与所述相应副边各开关的接通之间的死区时间，和所述主边开关和所述副边开关的各驱动电压。
16.根据权利要求11的电力转换器，其中所述电力转换器是级联转换器；所述受控参数包括多个受控参数，所述多个受控参数包括在所述转换器的主边各开关的接通与所述转换器的相应副边各开关的断开之间以及在所述主边各开关的断开与所述相应副边各开关的接通之间的死区时间，所述主边开关和所述副边开关的各驱动电压，和各中间总线电压。
17.一种直流-直流转换器，包括
a.具有多个主边开关的主边和具有多个副边开关的副边；和
b.连接到所述主边和所述副边的控制器，当改变在所述主边各开关的接通与相应副边各开关的断开之间以及在所述主边各开关的断开与所述副边各开关的接通之间的死区时间之后，所述控制器确定所述转换器的效率的变化方向；将所述转换器的效率的变化方向与所述死区时间的变化方向相比；当所述转换器的效率的变化方向与所述死区时间的变化方向相同时，增加所述死区时间，而当所述转换器的效率的变化方向与所述死区时间的变化方向相反时，减小所述死区时间。
18.一种直流-直流转换器，包括
a.具有至少一个输入侧开关的输入侧和具有至少一个输出侧开关的输出侧；和
b.连接到所述输入侧和所述输出侧的控制器，当改变所述输入侧开关和所述输出侧开关中的至少一个的驱动电压之后，所述控制器确定所述转换器的效率的变化方向；将所述转换器的效率的变化方向与所述驱动电压的变化方向相比；当所述转换器的效率的变化方向与所述驱动电压的变化方向相同时，增加所述驱动电压，而当所述转换器的效率的变化方向与所述驱动电压的变化方向相反时，减小所述驱动电压。
19.一种直流-直流转换器，包括
a.具有至少一个输入侧开关的输入侧和具有至少一个输出侧开关的输出侧；和
b.连接到所述输入侧和所述输出侧的控制器，当改变所述输入侧开关和所述输出侧开关的各驱动电压之后，所述控制器确定所述转换器的效率的变化方向；将所述转换器的效率的变化方向与所述各驱动电压的变化方向相比；当所述转换器的效率的变化方向与所述各驱动电压的变化方向相同时，增加所述各驱动电压，而当所述转换器的效率的变化方向与所述各驱动电压的变化方向相反时，减小所述各驱动电压。
20.一种直流-直流转换器，包括
a.输入侧的开关和输出侧的开关；和
b.连接到所述输入侧和所述输出侧的控制器，当改变所述输入侧开关和所述输出侧开关的各驱动电压之后，所述控制器确定所述转换器的效率的变化方向；将所述转换器的效率的变化方向与所述各驱动电压的变化方向相比；当所述转换器的效率的变化方向与所述各驱动电压的变化方向相同时，增加所述各驱动电压，而当所述转换器的效率的变化方向与所述各驱动电压的变化方向相反时，减小所述各驱动电压。
21.一种直流-直流转换器，包括
a.主边开关和副边开关；
b.连接到所述主边开关和所述副边开关的控制器；
c.当改变在所述主边各开关的接通与相应副边各开关的断开之间以及在所述主边各开关的断开与所述相应副边各开关的接通之间的死区时间之后，所述控制器确定所述转换器的效率的变化方向；将所述转换器的效率的变化方向与所述死区时间的变化方向相比；当所述转换器的效率的变化方向与所述死区时间的变化方向相同时，调节所述主边开关和所述副边开关的各切换信号以增加所述死区时间，而当所述转换器的效率的变化方向与所述死区时间的变化方向相反时，调节所述各切换信号以减小所述死区时间；和
d.当改变所述主边开关和所述副边开关中的至少一个的驱动电压之后，所述控制器确定所述转换器的效率的变化方向；将所述转换器的效率的变化方向与所述驱动电压的变化方向相比；当所述转换器的效率的变化方向与所述驱动电压的变化方向相同时，增加所述驱动电压，而当所述转换器的效率的变化方向与所述驱动电压的变化方向相反时，减小所述驱动电压。
22.根据权利要求20所述的转换器，其中所述驱动电压包括所述主边开关和所述副边开关的各驱动电压。
全文摘要
一种电力转换器(200)使用一种控制方法，通过动态最优化受控参数以使效率最优化。在至少一个受控参数改变后，可确定所述转换器(200)的效率变化。将所述转换器(200)的效率变化方向与所述受控参数的变化方向相比较。当所述转换器(200)的效率变化方向与所述受控参数的变化方向相同时，所述受控参数是以正向变化；当所述转换器(200)的效率变化方向和所述受控参数的变化方向相反时，所述受控参数是以负向变化。所述受控参数可包括控制器(206)的主边(202)和相应副边(204)的开关的接通与断开之间以及断开与接通之间的死区时间，所述开关(202，204)的(各)驱动电压，和中间总线电压。
文档编号G05F1/00GK101176049SQ200580010347
公开日2008年5月7日 申请日期2005年1月7日 优先权日2004年6月21日
发明者伊萨·巴特尔塞, 詹伯·阿布-凯豪, 鸿 毛 申请人:艾斯泰克国际有限公司