專利名稱：直流－交流電壓轉(zhuǎn)換電路及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路及控制方法，尤指應(yīng)用于直流-交流的轉(zhuǎn)換電路及控制方法。
此型的直流-交流電壓轉(zhuǎn)換器雖已廣泛被應(yīng)用于各電力裝置，但仍具下列缺點(1)該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換器為進(jìn)行輸出電壓振幅調(diào)整，需于控制器內(nèi)包含輸出電壓的峰值或均方根值運(yùn)算電路，導(dǎo)致該電子電路復(fù)雜性增加。
(2)該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換器的控制器需使用乘法指令進(jìn)行穩(wěn)壓命令運(yùn)算，然無論利用模擬或數(shù)字電路進(jìn)行該乘法運(yùn)算時，其皆需耗用人量硬件電路資源。
(3)該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換器的控制外回路屬低頻寬補(bǔ)償回路，轉(zhuǎn)換器在面臨輸出電壓大小變動時，其穩(wěn)壓調(diào)整的響應(yīng)較慢。
本發(fā)明的第一目的在于提供一種直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路，其電連接一直流電壓，將該直流電壓轉(zhuǎn)換輸出，以提供穩(wěn)定的一交流輸出電壓，其包含一功率級晶體管開關(guān)，與該直流電壓電連接，該功率級晶體管開關(guān)將該直流電壓切換輸出一第一交流電壓；一電感電容濾波器，電連接該功率級晶體管開關(guān)，將該第一交流電壓經(jīng)濾波之后輸出該交流輸出電壓；一電流傳感器，電連接該電感電容濾波器，反饋該電感電容濾波器的一電感電流值，以產(chǎn)生一第一電流命令信號；一電壓反饋控制器，電連接該交流輸出電壓，產(chǎn)生一第二電流命令信號；一負(fù)載電流傳感器，電連接該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的-輸出端，感測該輸出端的-負(fù)載電流，以產(chǎn)生一第三電流命令信號；一加法器，電連接該電壓反饋控制器的一輸出端與該負(fù)載電流傳感器的一輸出端，合成該第二電流命令信號與該第三電流命令信號，以產(chǎn)生一第四電流命令信號；一第一減法器，電連接該電流傳感器的一輸出端與該加法器的一輸出端，合成該第一電流命令信號與該第四電流命令信號，以產(chǎn)生一第五電流命令信號；一電流命令補(bǔ)償器，電連接該第一減法器的一輸出端，對該第五電流命令信號進(jìn)行信號補(bǔ)償，產(chǎn)生一第六電流命令信號；以及一脈寬調(diào)制產(chǎn)生電路，電連接該電流命令補(bǔ)償器的一輸出端，將該第六電流命令信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一觸發(fā)驅(qū)動信號，驅(qū)動該功率級晶體管開關(guān)，將該直流電壓切換輸出產(chǎn)生該第一交流電壓。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電感電容濾波器包含一電感，電連接該功率級晶體管開關(guān)的一輸出端；以及一電容，電連接該電感的另一端，該電容的另一端與地電連接，該電容的兩端為該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的該輸出端。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該電壓反饋控制器包含一電壓傳感器，電連接該交流輸出電壓，檢測該交流輸出電壓，以產(chǎn)生一第一電壓信號；一參考電壓產(chǎn)生器，是提供一參考電壓命令信號；一第二減法器，電連接該電壓傳感器的一輸出端與該參考電壓產(chǎn)生器的一輸出端，將該第一電壓信號與該參考電壓命令信號合成，以產(chǎn)生一第二電壓信號；以及一交流電壓補(bǔ)償器，電連接該第二減法器，對該第二電壓信號進(jìn)行信號補(bǔ)償，以產(chǎn)生該第二電流命令信號。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中該脈寬調(diào)制產(chǎn)生電路包含一脈寬調(diào)制產(chǎn)生器，電連接該第一減法器的該輸出端，將該第五電流命令信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一脈寬調(diào)制信號；以及一功率晶體管驅(qū)動器，電連接該脈寬調(diào)制產(chǎn)生器的一輸出端，將該脈寬調(diào)制信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生該觸發(fā)驅(qū)動信號，驅(qū)動該功率級晶體管開關(guān)，將該直流電壓切換輸出產(chǎn)生該第一交流電壓。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的控制方法，該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路電連接一直流電壓，將該直流電壓轉(zhuǎn)換輸出，以提供穩(wěn)定的一交流輸出電壓，其包含一功率級晶體管開關(guān)，其與該直流電壓電連接，該功率級晶體管開關(guān)將該直流電壓切換輸出一第一交流電壓，以及一電感電容濾波器，電連接該功率級晶體管開關(guān)，將該第一交流電壓經(jīng)濾波之后輸出該交流輸出電壓；該切換控制方法包含下列步驟(1)反饋該電感電容濾波器的一電感電流值，以產(chǎn)生一第一電流命令信號；(2)反饋該交流輸出電壓，以產(chǎn)生一第二電流命令信號；(3)感測該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的一輸出端的一負(fù)載電流，并產(chǎn)生一第三電流命令信號；(4)合成該第二電流命令信號與該第三電流命令信號，以產(chǎn)生一第四電流命令信號；(5)將該第四電流命令信號與該第一電流命令信號相減，以產(chǎn)生一第五電流命令信號；(6)對該第五電流命令信號進(jìn)行信號補(bǔ)償，產(chǎn)生一第六電流命令信號；(7)將該第六電流命令信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一觸發(fā)驅(qū)動信號；以及(8)利用該觸發(fā)驅(qū)動信號驅(qū)動該功率級晶體管開關(guān)，將該直流電壓切換輸出產(chǎn)生該第一交流電壓。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中反饋該交流輸出電壓，并產(chǎn)生一第二電流命令信號的步驟更包含下列步驟(1)檢測該交流輸出電壓，以產(chǎn)生一第一電壓信號；(2)產(chǎn)生一參考電壓命令信號；(3)將該參考電壓命令信號與該第一電壓信號相減，以產(chǎn)生一第二電壓信號；以及(4)對該第二電壓信號進(jìn)行信號補(bǔ)償，以產(chǎn)生該第二電流命令信號。
根據(jù)上述的構(gòu)想，其中將該第五電流命令信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一觸發(fā)驅(qū)動信號的步驟更包含下列步驟(1)將該第五電流命令信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一脈寬調(diào)制信號；以及(2)將該脈寬調(diào)制信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生該觸發(fā)驅(qū)動信號。
綜合上述，本發(fā)明可提供一種直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路及控制方法，該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路常用于電力調(diào)節(jié)器(Active Power LineConditioner)、電壓控制型主動電力濾波器(Voltage-mode Active PowerFilter)、及不斷電供電系統(tǒng)(Uninterruptible Power Supplies)，具有下列幾項優(yōu)點(1)本發(fā)明的控制系統(tǒng)不需使用乘法器亦無輸出電壓峰值或均方根值計算電路，因此可大幅簡化轉(zhuǎn)換器控制電路復(fù)雜性。
(2)本發(fā)明采取輸出電感電流反饋控制方式進(jìn)行穩(wěn)壓，本方式可避免轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)壓精度受濾波電容變動的影響。
(3)本發(fā)明加入一負(fù)載電流前饋補(bǔ)償技術(shù)，可大幅提高系統(tǒng)的控制頻寬及穩(wěn)壓精度。
(4)本發(fā)明采取輸出電感電流反饋控制方式，該電感電流反饋亦得同時作為轉(zhuǎn)換器內(nèi)功率晶體管組件短路保護(hù)的檢測手段。
圖2為本發(fā)明第一較佳實施例的直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的電路方塊圖。
圖3為本發(fā)明第二較佳實施例的直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的電路方塊圖。
圖4(a)～(b)為本發(fā)明較佳實施例的直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。
又，該電感電容濾波器6包含一電感61以及一電容62。該電感61，電連接該功率級晶體管開關(guān)5的一輸出端。以及，該電容62，電連接該電感61的另一端，該電容62的另一端與該功率級晶體管開關(guān)5電連接，該電容62的兩端為該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的該輸出端。
請參閱圖3，為本發(fā)明第二較佳實施例的直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的電路方塊圖。如圖3所示，該功率級晶體管開關(guān)5、該電感電容濾波器6、該電流傳感器7、該電壓反饋控制器8、該負(fù)載電流傳感器9、該加法器10、該第一減法器11、該脈寬調(diào)制產(chǎn)生電路12以及該電流命令補(bǔ)償器13與該圖2相同，且該第一電流命令信號i1、該第二電流命令信號i2、該第三電流命令信號i3、該第四電流命令信號i4、該第五電流命令信號i5、該第六電流命令信號i6以及該觸發(fā)驅(qū)動信號P1亦與圖2相同。
其中，該電壓反饋控制器8包含一電壓傳感器81、一參考電壓產(chǎn)生器82、一第二減法器83以及一交流電壓補(bǔ)償器84。該電壓傳感器81，電連接該交流輸出電壓Vout，檢測該交流輸出電壓Vout，以產(chǎn)生一第一電壓信號V1。該參考電壓產(chǎn)生器82，是提供一參考電壓命令信號Vref。該第二減法器83，電連接該電壓傳感器81的一輸出端與該參考電壓產(chǎn)生器82的一輸出端，將該第一電壓信號V1與該參考電壓命令信號Vref合成，以產(chǎn)生一第二電壓信號V2。以及，該交流電壓補(bǔ)償器84，電連接該第二減法器83，對該第二電壓信號V2進(jìn)行信號補(bǔ)償，以產(chǎn)生該第二電流命令信號i2。
又，該脈寬調(diào)制產(chǎn)生電路12包含一脈寬調(diào)制產(chǎn)生器121以及一功率晶體管驅(qū)動器122。該脈寬調(diào)制產(chǎn)生器121，電連接該電流命令補(bǔ)償器13的一輸出端，將該第六電流命令信號i6轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一脈寬調(diào)制信號P。該功率晶體管驅(qū)動器122，電連接該脈寬調(diào)制產(chǎn)生器121的一輸出端，將該脈寬調(diào)制信號P轉(zhuǎn)換產(chǎn)生該觸發(fā)驅(qū)動信號P1，驅(qū)動該功率級晶體管開關(guān)5，將該直流電壓Vin切換輸出產(chǎn)生該第一交流電壓V。
請參閱圖4(a)～(b)，為本發(fā)明較佳實施例的直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。如圖4(a)～(b)所示，一控制器14包含該電流傳感器7、該電壓反饋控制器8、該負(fù)載電流傳感器9、該加法器10、該第一減法器11、該脈寬調(diào)制產(chǎn)生電路12以及該電流命令補(bǔ)償器13。且，該功率級晶體管開關(guān)5以及該電感電容濾波器6與圖2、圖3相同。
權(quán)利要求
1.一種直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路，電連接一直流電壓，將該直流電壓轉(zhuǎn)換輸出，以提供穩(wěn)定的一交流輸出電壓，其包含一功率級晶體管開關(guān)，與該直流電壓電連接，該功率級晶體管開關(guān)將該直流電壓切換輸出一第一交流電壓；一電感電容濾波器，電連接該功率級晶體管開關(guān)，將該第一交流電壓經(jīng)濾波之后輸出該交流輸出電壓；一電流傳感器，電連接該電感電容濾波器，反饋該電感電容濾波器的一電感電流值，以產(chǎn)生一第一電流命令信號；一電壓反饋控制器，電連接該交流輸出電壓，產(chǎn)生一第二電流命令信號；一負(fù)載電流傳感器，電連接該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的一輸出端，感測該輸出端的一負(fù)載電流，以產(chǎn)生一第三電流命令信號；一加法器，電連接該電壓反饋控制器的一輸出端與該負(fù)載電流傳感器的一輸出端，合成該第二電流命令信號與該第三電流命令信號，以產(chǎn)生一第四電流命令信號；一第一減法器，電連接該電流傳感器的一輸出端與該加法器的一輸出端，合成該第一電流命令信號與該第四電流命令信號，以產(chǎn)生一第五電流命令信號；一電流命令補(bǔ)償器，電連接該第一減法器的一輸出端，對該第五電流命令信號進(jìn)行信號補(bǔ)償，產(chǎn)生一第六電流命令信號；以及一脈寬調(diào)制產(chǎn)生電路，電連接該電流命令補(bǔ)償器的一輸出端，將該第六電流命令信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一觸發(fā)驅(qū)動信號，驅(qū)動該功率級晶體管開關(guān)，將該直流電壓切換輸出產(chǎn)生該第一交流電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路，其中該電感電容濾波器包含一電感，電連接該功率級晶體管開關(guān)的一輸出端；以及一電容，電連接該電感的另一端，該電容的另一端與地電連接，該電容的兩端為該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的該輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路，其中該電壓反饋控制器包含一電壓傳感器，電連接該交流輸出電壓，檢測該交流輸出電壓，以產(chǎn)生一第一電壓信號；一參考電壓產(chǎn)生器，是提供一參考電壓命令信號；第二減法器，電連接該電壓傳感器的一輸出端與該參考電壓產(chǎn)生器的一輸出端，將該第一電壓信號與該參考電壓命令信號合成，以產(chǎn)生一第二電壓信號；以及一交流電壓補(bǔ)償器，電連接該第二減法器，對該第二電壓信號進(jìn)行信號補(bǔ)償，以產(chǎn)生該第二電流命令信號。
4.如權(quán)利要求1所述的直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路，其中該脈寬調(diào)制產(chǎn)生電路包含一脈寬調(diào)制產(chǎn)生器，電連接該第一減法器的該輸出端，將該第五電流命令信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一脈寬調(diào)制信號；以及一功率晶體管驅(qū)動器，電連接該脈寬調(diào)制產(chǎn)生器的一輸出端，將該脈寬調(diào)制信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生該觸發(fā)驅(qū)動信號，驅(qū)動該功率級晶體管開關(guān)，將該直流電壓切換輸出產(chǎn)生該第一交流電壓。
5.一種直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的控制方法，該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路電連接一直流電壓，將該直流電壓轉(zhuǎn)換輸出，以提供穩(wěn)定的一交流輸出電壓，其包含一功率級晶體管開關(guān)，與該直流電壓電連接，該功率級晶體管開關(guān)將該直流電壓切換輸出一第一交流電壓，以及一電感電容濾波器，電連接該功率級晶體管開關(guān)，將該第一交流電壓經(jīng)濾波之后輸出該交流輸出電壓；該切換控制方法包含下列步驟反饋該電感電容濾波器的一電感電流值，以產(chǎn)生一第一電流命令信號；反饋該交流輸出電壓，以產(chǎn)生一第二電流命令信號；感測該直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的一輸出端的一負(fù)載電流，并產(chǎn)生一第三電流命令信號；合成該第二電流命令信號與該第三電流命令信號，以產(chǎn)生一第四電流命令信號；將該第四電流命令信號與該第一電流命令信號相減，以產(chǎn)生一第五電流命令信號；對該第五電流命令信號進(jìn)行信號補(bǔ)償，產(chǎn)生一第六電流命令信號；將該第六電流命令信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一觸發(fā)驅(qū)動信號；以及利用該觸發(fā)驅(qū)動信號驅(qū)動該功率級晶體管開關(guān)，將該直流電壓切換輸出產(chǎn)生該第一交流電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的控制方法，其中反饋該交流輸出電壓，并產(chǎn)生一第二電流命令信號的步驟更包含下列步驟檢測該交流輸出電壓，以產(chǎn)生一第一電壓信號；產(chǎn)生一參考電壓命令信號；將該參考電壓命令信號與該第一電壓信號相減，以產(chǎn)生一第二電壓信號；以及對該第二電壓信號進(jìn)行信號補(bǔ)償，以產(chǎn)生該第二電流命令信號。
7.如權(quán)利要求5所述的直流-交流電壓轉(zhuǎn)換電路的控制方法，其中將該第五電流命令信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一觸發(fā)驅(qū)動信號的步驟更包含下列步驟將該第五電流命令信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一脈寬調(diào)制信號；以及將該脈寬調(diào)制信號轉(zhuǎn)換產(chǎn)生該觸發(fā)驅(qū)動信號。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種直流－交流電壓轉(zhuǎn)換電路及控制方法，該直流－交流電壓轉(zhuǎn)換電路電連接一直流電壓，將該直流電壓轉(zhuǎn)換輸出，以提供穩(wěn)定的一交流輸出電壓，其主要包含一功率級晶體管開關(guān)、一電感電容濾波器、一電流傳感器、一電壓反饋控制器、一負(fù)載電流傳感器、一脈寬調(diào)制產(chǎn)生電路以及一電流命令補(bǔ)償器。本發(fā)明的目的主要是利用該電流傳感器，反饋該電感電容濾波器的一電感電流值，進(jìn)行穩(wěn)壓，并利用該負(fù)載電流傳感器，提高該直流－交流電壓轉(zhuǎn)換電路的控制頻寬及穩(wěn)壓精度，以提供穩(wěn)定的該交流輸出電壓。
文檔編號H02M7/42GK1421987SQ01139990
公開日2003年6月4日 申請日期2001年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月22日
發(fā)明者白富生, 蔡明村 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司