开关电源电路控制方法及装置、供电系统与流程

1.本发明属于并机控制技术领域，更具体地说，是涉及一种开关电源电路控制方法及装置、供电系统。


背景技术：

2.对于动态电压恢复器或工作在节能运行模式的ups等设备，会需要根据电网质量进行供电模式的切换。
3.在此过程中，本技术的发明人发现了如下问题：当进行供电模式切换时，若系统电路中存在直流分量或者负载带有直流分量，可能会导致现有供电电路中的scr(silicon controlled rectifier，可控硅整流器)无法关断(特别是在无零线系统中)，从而影响供电模式的切换，进而影响供电质量。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种开关电源电路控制方法及装置、供电系统，以解决现有技术中因直流分量的存在影响供电模式切换的问题。
5.本发明实施例的第一方面，提供了一种开关电源电路控制方法，所述开关电源电路控制方法应用于目标切换过程启动后，所述目标切换过程为供电系统从第一供电模式切换至第二供电模式的过程，所述第二供电模式对应的供电电路为被控的目标开关电源电路；所述开关电源电路控制方法包括：
6.在检测到目标开关电源电路导通后，获取目标开关电源电路输出的电压直流分量，并基于所述电压直流分量确定目标开关电源电路的电压直流分量误差；
7.获取目标开关电源电路输出的电流直流分量，并基于所述电流直流分量确定目标开关电源电路的电流直流分量调节量；
8.基于所述电压直流分量误差以及所述电流直流分量调节量确定目标开关电源电路的参考相电压调整量；
9.根据所述参考相电压调整量对预设的参考相电压进行调整，基于调整后的参考相电压对目标开关电源电路进行控制。
10.在一种可能的实现方式中，在检测到目标开关电源电路导通之前，所述开关电源电路控制方法还包括：
11.在接收到目标切换过程的启动指令后，控制目标开关电源电路的输出电压与所述第一供电模式对应的供电电路的输出电压同步，并在目标开关电源电路的输出电压与所述第一供电模式对应的供电电路的输出电压同步后控制目标开关电源电路导通。
12.在一种可能的实现方式中，所述基于所述电压直流分量确定目标开关电源电路的电压直流分量误差，包括：
13.将预设的电压直流分量参考值与所述电压直流分量的差作为目标开关电源电路的电压直流分量误差。
14.在一种可能的实现方式中，所述基于所述电流直流分量确定目标开关电源电路的直流电流分量调节量，包括：
15.基于预设的电流直流分量参考值以及所述电流直流分量确定目标开关电源电路的电流直流分量误差；
16.将所述电流直流分量误差输入至第一预设控制器中，得到目标开关电源电路的直流电流分量调节量。
17.在一种可能的实现方式中，所述基于所述电压直流分量误差以及所述电流直流分量调节量确定目标开关电源电路的参考相电压调整量，包括：
18.基于所述电流直流分量调节量对所述电压直流分量误差进行调整，得到调整后的电压直流分量误差；
19.将调整后的电压直流分量误差输入至第二预设控制器中，得到目标开关电源电路初始的参考相电压调整量；
20.基于所述电流直流分量调节量对初始的参考相电压调整量进行调整，得到目标开关电源电路的参考相电压调整量。
21.在一种可能的实现方式中，在基于所述电流直流分量调节量对初始的参考相电压调整量进行调整之前，所述开关电源电路控制方法还包括：
22.对初始的参考相电压调整量进行限幅。
23.在一种可能的实现方式中，所述基于所述电流直流分量调节量对所述电压直流分量误差进行调整，得到调整后的电压直流分量误差，包括：
24.将所述电流直流分量调节量叠加到所述电压直流分量误差上，得到调整后的电压直流分量误差。
25.在一种可能的实现方式中，所述基于所述电流直流分量调节量对初始的参考相电压调整量进行调整，得到目标开关电源电路的参考相电压调整量，包括：
26.将所述电流直流分量调节量叠加到初始的参考相电压调整量上，得到目标开关电源电路的参考相电压调整量。
27.本发明实施例的第三方面，提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的开关电源电路控制方法的步骤。
28.本发明实施例的第四方面，提供了一种供电系统，包括：
29.供电装置、以及上述的开关电源电路控制装置；
30.所述开关电源电路控制装置与所述供电装置中的开关电源电路连接。
31.本发明提供的开关电源电路控制方法及装置、供电系统的有益效果在于：
32.首先，本发明提出了一个非显而易见的问题，也即直流分量的存在影响供电模式切换的问题。其次，在此基础上本发明还提供了一种区别于现有技术中的直流分量调节方案，区别于现有技术，本发明还获取了目标开关电源电路的电流直流分量，并基于目标开关电源电路的电流直流分量确定了目标开关电源电路的电流直流分量调节量，通过将电流直流分量调节量引入到参考相电压调整量的计算中，达到了在调节电压直流的同时调节电流直流的效果。也就是说，本发明能够更好地调节直流分量，以实现供电模式的顺利切换，从而提高供电质量。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明一实施例提供的开关电源电路控制方法的流程示意图；
35.图2为本发明一实施例提供的开关电源电路控制装置的结构框图；
36.图3为本发明一实施例提供的供电系统的结构框图；
37.图4为本发明一实施例提供的参考相电压调整量计算对应的环路图。
具体实施方式
38.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
40.请参考图1，图1为本发明一实施例提供的开关电源电路控制方法的流程示意图，该开关电源电路控制方法应用于目标切换过程启动后(也就是说，本发明实施例提供的开关电源电路控制方法作用域目标切换过程开始后)，目标切换过程为供电系统从第一供电模式切换至第二供电模式的过程，第二供电模式对应的供电电路为被控的目标开关电源电路。该开关电源电路控制方法包括：
41.s101：在检测到目标开关电源电路导通后，获取目标开关电源电路输出的电压直流分量，并基于电压直流分量确定目标开关电源电路的电压直流分量误差。
42.在本实施例中，可实时检测目标开关电源电路的导通状态，可在检测到目标开关电源电路导通后，开始本方案的控制过程。
43.在一种可能的实现方式中，基于电压直流分量确定目标开关电源电路的电压直流分量误差，包括：
44.将预设的电压直流分量参考值与电压直流分量的差作为目标开关电源电路的电压直流分量误差。
45.在本实施例中，预设的电压直流分量参考值可为0，也可为根据负载携带的直流分量计算得出的参考值。
46.s102：获取目标开关电源电路输出的电流直流分量，并基于电流直流分量确定目标开关电源电路的电流直流分量调节量。
47.在一种可能的实现方式中，基于电流直流分量确定目标开关电源电路的直流电流分量调节量，包括：
48.基于预设的电流直流分量参考值以及电流直流分量确定目标开关电源电路的电流直流分量误差。
49.将电流直流分量误差输入至第一预设控制器中，得到目标开关电源电路的直流电
流分量调节量。
50.在本实施例中，预设的电流直流分量参考值可为0，也可为根据负载携带的直流分量计算得出的参考值。
51.在本实施例中，可将预设的电流直流分量参考值与电流直流分量的差作为目标开关电源电路的电流直流分量误差。
52.在本实施例中，第一预设控制器可为积分控制器。
53.请参考图4，可将电流直流分量参考值i
dc_ref
与目标开关电源电路的电流直流分量i
dc_fdb
的差作为目标开关电源电路的电流直流分量误差，并将电流直流分量误差输入至比例控制器中，得到目标开关电源电路的直流电流分量调节量。
54.s103：基于电压直流分量误差以及电流直流分量调节量确定目标开关电源电路的参考相电压调整量。
55.在本实施例中，基于电压直流分量误差计算参考相电压调整量，同时将电压直流分量作用到参考相电压调整量的计算过程中，以在调节电压直流的同时实现电流直流的调节。
56.s104：根据参考相电压调整量对预设的参考相电压进行调整，基于调整后的参考相电压对目标开关电源电路进行控制。
57.在本实施例中，可将参考相电压调整量叠加到本机的预设参考相电压上，得到调整后的参考相电压，并基于调整后的参考相电压对目标开关电源电路进行均流控制。其中，基于参考相电压对目标开关电源电路进行控制属于现有技术，本发明实施例不再赘述。
58.由上可以得出本发明实施例的有益效果如下：
59.首先，本发明实施例提出了一个非显而易见的问题，也即直流分量的存在影响供电模式切换的问题。
60.其次，在此基础上本发明实施例还提供了一种区别于现有技术中的直流分量调节方案。现有技术中通常只对电压直流分量进行调节，因为现有技术通常认为只要电压直流分量控制为零，就能保证电流直流分量为零，但在实际应用中由于器件的匹配特性或者接线等因素导致电压直流分量控制为零时电流直流不一定为零，这就造成了在一些场景下无法有效地调节直流分量。因此，区别于现有技术，本发明实施例还获取了目标开关电源电路的电流直流分量，并基于目标开关电源电路的电流直流分量确定了目标开关电源电路的电流直流分量调节量，通过将电流直流分量调节量引入到参考相电压调整量的计算中，达到了在调节电压直流的同时调节电流直流的效果。也就是说，本发明实施例能够更好地调节直流分量，以实现供电模式的顺利切换，从而提高供电质量。
61.具体的，应用本发明实施例的方法可以具体解决以下两类问题：
62.第一，目标开关电源电路存在直流分量，这会导致目标开关电源电路与第一供电模式对应的供电电路(记为第一供电电路)存在直流压差，导致第一供电电路的scr无法关断，此时应用本方案可以调整目标开关电源电路存在的直流分量，从而保证scr的顺利关断。
63.第二，若是负载带有直流分量，则可通过本方案控制输出对应的直流分量，以抵消掉负载残留在第一供电电路的直流分量，从而实现scr的顺利关断。
64.也就是说，应用本发明实施例的方法可解决上述两类问题，保证scr的顺利关断，
从而保证供电模式的顺利切换，保证供电质量。
65.在一种可能的实现方式中，在检测到目标开关电源电路导通之前，开关电源电路控制方法还包括：
66.在接收到目标切换过程的启动指令后，控制目标开关电源电路的输出电压与第一供电模式对应的供电电路的输出电压同步，并在目标开关电源电路的输出电压与第一供电模式对应的供电电路的输出电压同步后控制目标开关电源电路导通。
67.在本实施例中，开关电源电路控制方法还可以包括目标开关电源电路导通之前的控制过程，也即在切换准备阶段控制电压同步，并在控制电压同步后控制目标开关电源电路导通。
68.在一种可能的实现方式中，基于电压直流分量误差以及电流直流分量调节量确定目标开关电源电路的参考相电压调整量，包括：
69.基于电流直流分量调节量对电压直流分量误差进行调整，得到调整后的电压直流分量误差。
70.将调整后的电压直流分量误差输入至第二预设控制器中，得到目标开关电源电路初始的参考相电压调整量。
71.基于电流直流分量调节量对初始的参考相电压调整量进行调整，得到目标开关电源电路的参考相电压调整量。
72.在一种可能的实现方式中，基于电流直流分量调节量对电压直流分量误差进行调整，得到调整后的电压直流分量误差，包括：
73.将电流直流分量调节量叠加到电压直流分量误差上，得到调整后的电压直流分量误差。
74.在一种可能的实现方式中，基于电流直流分量调节量对初始的参考相电压调整量进行调整，得到目标开关电源电路的参考相电压调整量，包括：
75.将电流直流分量调节量叠加到初始的参考相电压调整量上，得到目标开关电源电路的参考相电压调整量。
76.请参考图4，可将预设的电压直流分量参考值u
dc_ref
与目标开关电源电路的电压直流分量u
dc_fdb
的差作为目标开关电源电路的电压直流分量误差，再将电流直流分量调节量分别叠加到电压直流分量误差以及初始的参考相电压调整量上，以实现参考相电压调整量的调整，将电流直流调节量引入到电压直流调节中，以更好地调节直流分量。其中，将电流直流分量调节量叠加到初始的参考相电压调整量上(也即电流直流分量调节量直接作用于图4中的环路输出)还可有效提高目标开关电源电路控制的响应速度。
77.在一种可能的实现方式中，在基于电流直流分量调节量对初始的参考相电压调整量进行调整之前，开关电源电路控制方法还包括：
78.对初始的参考相电压调整量进行限幅。
79.本实施例中，在对初始的参考相电压调整量进行调整之前，还可对初始的参考相电压调整量进行限幅。例如，可将初始的参考相电压调整量(也即环路输出)限幅为
±
0.1v，以避免过控，引起电路振荡。在实际应用时，可直接将此运算集成入控制器实现。
80.在本实施例中，第二预设控制器可以为比例积分控制器。
81.本发明实施例的第二方面，提供了一种开关电源电路控制装置，参见图2，图2为本
发明一实施例提供的开关电源电路控制装置的示意框图。如图2所示的本实施例中的开关电源电路控制装置200可以包括：一个或多个处理器201、一个或多个输入设备202、一个或多个输出设备203及一个或多个存储器204。上述处理器201、输入设备202、输出设备203及存储器204通过通信总线205完成相互间的通信。存储器204用于存储计算机程序，计算机程序包括程序指令。处理器201用于执行存储器204存储的程序指令。其中，处理器201被配置用于调用程序指令执行上述各步骤，例如图1所示步骤s101至步骤s104的功能。
82.应当理解，在本发明实施例中，所称处理器201可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
83.输入设备202可以包括触控板、指纹采传感器(用于采集用户的指纹信息和指纹的方向信息)、麦克风等，输出设备203可以包括显示器(lcd等)、扬声器等。
84.该存储器204可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器201提供指令和数据。存储器204的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器204还可以存储设备类型的信息。
85.具体实现中，本发明实施例中所描述的处理器201、输入设备202、输出设备203可执行本发明实施例提供的开关电源电路控制方法的第一实施例和第二实施例中所描述的实现方式，也可执行本发明实施例所描述的开关电源电路控制装置的实现方式，在此不再赘述。
86.在本发明的另一实施例中提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序包括程序指令，程序指令被处理器执行时实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
87.计算机可读存储介质可以是前述任一实施例的开关电源电路控制装置的内部存储单元，例如开关电源电路控制装置的硬盘或内存。计算机可读存储介质也可以是开关电源电路控制装置的外部存储设备，例如开关电源电路控制装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，计算机可读存储介质还可以既包括开关电源电路控制装置的内部存储单元也包括外部存储设备。计算机可读存储介质用于存储计算机程序及开关电源电路控制装置所需的其他程序和数据。计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输
出的数据。
88.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
89.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的开关电源电路控制装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的开关电源电路控制装置和方法，可以通过其它的方式实现。
90.本发明实施例的第三方面，提供了一种供电系统30，包括：
91.供电装置31、以及上述的开关电源电路控制装置200；
92.开关电源电路控制装置200与供电装置31中的开关电源电路连接。
93.也即是说，供电装置31中的开关电源电路也就是上述方法实施例中的目标开关电源电路中。在本实施例中，供电装置31可以为ups(uninterruptible power supply，不间断电源)装置，也可以为包含dvr(dynamic voltage restorer，动态电压恢复器)的其他供电装置。
94.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。