本發(fā)明涉及電力電子變換器控制方法領(lǐng)域，特別是涉及一種有源箝位直流變換器及其控制方法。

背景技術(shù)：

有源箝位正激變換器電路簡潔，具有良好的磁恢復(fù)特性，在中小功率場合，尤其在低壓大電流dc-dc模塊電源中應(yīng)用非常廣泛。但是傳統(tǒng)有源箝位正激變換器存在輸出整流二極管反向恢復(fù)、電壓振蕩等缺點(diǎn)，而且由于濾波單元采用大電感與電容結(jié)合的電路，使得變換器的體積普遍較大，占用空間大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述存在的問題，本發(fā)明提供一種有源箝位直流變換器及其控制方法，其輸出濾波電路只保留一個電容濾波，一方面減少了磁性元件的使用，使得濾波電路的體積減小，另一方面解決了整流二極管的寄生振蕩、反向恢復(fù)的問題，同時提出一種新型控制方案，該控制方案可以結(jié)合不同的優(yōu)化目標(biāo)，有針對性地調(diào)節(jié)控制方式，使變換器工作更為高效，為達(dá)此目的，本發(fā)明提供一種有源箝位直流變換器，包括變壓器tr，開關(guān)管q1、開關(guān)管qc、二極管d2、電感l(wèi)r、電容cc、電容co和負(fù)載電阻ro，所述開關(guān)管q1與體二極管d1及反并結(jié)電容c1，所述開關(guān)管qc與體二極管dc并聯(lián)，所述開關(guān)管q1源極端與輸入電源負(fù)極相連，所述開關(guān)管q1漏極端與開關(guān)管qc源極端相連，所述變壓器tr有原邊n1和副邊n2，所述變壓器tr原邊n1的同名端與電容cc共同連接到輸入電源正極，所述變壓器tr原邊n1的異名端與電感l(wèi)r相連，所述開關(guān)管qc漏極端與電容cc相連，所述變壓器tr副邊n2同名端與二極管d2陽極相連，所述二極管d5陰極與濾波電容co相連，所述變壓器tr異名端與輸出端相連，所述輸出濾波電容co與負(fù)載電阻ro并聯(lián)在輸出端。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述開關(guān)管q1和開關(guān)管qc均為mos管，本發(fā)明開關(guān)管主要使用mos管。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述變壓器tr原邊n1的電感l(wèi)r為外加電感或由變壓器tr漏感提供，本發(fā)明電感可以使用外加電感也可以使用變壓器漏感。

本發(fā)明提供一種有源箝位直流變換器的控制方法，其特征在于：過電壓傳感器采樣變換器輸出電壓vof，與參考電壓vref經(jīng)過減法器產(chǎn)生誤差信號voe，再通過誤差放大電路產(chǎn)生輸出信號voe’，作為比較器的一個輸入信號，三角載波發(fā)生器產(chǎn)生輸出信號vc，作為比較器的另一個輸入信號，通過比較器產(chǎn)生pwm信號，通過分段選擇器對該信號進(jìn)行判斷，為開關(guān)管q1提供驅(qū)動信號uq1，開關(guān)管q1驅(qū)動信號經(jīng)過反相器取反，并通過移相調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)之后給以開關(guān)管qc合適的驅(qū)動信號uqc。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的分段選擇器工作方式為：通過控制方式選擇器對該信號進(jìn)行判斷，當(dāng)占空比大小在最小占空比dmin和最大占空比dmax之間時，保持開關(guān)頻率不變，通過恒頻脈寬調(diào)制器調(diào)節(jié)占空比d的大小得出調(diào)制信號；當(dāng)占空比大小小于最小占空比dmin或者大于最大占空比dmax時，通過變頻調(diào)制器調(diào)節(jié)開關(guān)頻率fs的大小得出調(diào)制信號，最后通過或門電路對上述產(chǎn)生的兩種調(diào)制信號進(jìn)行選擇，為開關(guān)管q1提供驅(qū)動信號uq1，本發(fā)明分段選擇器工作方式可以采用以上工作方式進(jìn)行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的變換器結(jié)構(gòu)減少了一個大電感和一個二極管，減少了元器件，特別是磁性元件的使用，減小了變換器的體積、重量；

2、本發(fā)明從根本上解決了輸出整流二極管反向恢復(fù)、寄生振蕩的問題；

3、新型控制方案可以針對不同的優(yōu)化目標(biāo)，調(diào)整控制策略，使變換器工作更為高效。

附圖說明

圖1為有源箝位直流變換器的電路圖；

圖1中符號名稱：變壓器tr（原邊n1、副邊n2），開關(guān)管q1、qc（d1、dc分別為體二極管，c1為反并結(jié)電容），二極管d2，電感l(wèi)r（可由變壓器漏感提供），電容cc、co，負(fù)載電阻ro；

圖2為有源箝位直流變換器的工作模態(tài)；

圖2a-圖2f對應(yīng)六個不同工作模態(tài)；

圖3為有源箝位直流變換器控制方案的示意圖一；

圖4為有源箝位直流變換器控制方案的示意圖二。

圖3和4中符號名稱：1、電壓傳感器；2、誤差放大電路；3、三角載波發(fā)生器；4、比較器；5、分段選擇器；51、控制方式選擇器；52、恒頻脈寬調(diào)制器；53、變頻調(diào)制器；54、或門電路；6、反相器；7、移相調(diào)節(jié)器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

本發(fā)明提供一種有源箝位直流變換器及其控制方法，其輸出濾波電路只保留一個電容濾波，一方面減少了磁性元件的使用，使得濾波電路的體積減小，另一方面解決了整流二極管的寄生振蕩、反向恢復(fù)的問題，同時提出一種新型控制方案，該控制方案可以結(jié)合不同的優(yōu)化目標(biāo)，有針對性地調(diào)節(jié)控制方式，使變換器工作更為高效。

本發(fā)明提供一種有源箝位直流變換器，其有源箝位直流變換器電路拓?fù)淙鐖D1所示，包括變壓器tr（原邊n1、副邊n2），開關(guān)管q1、qc（d1、dc分別為體二極管，c1為反并結(jié)電容），二極管d2，電感l(wèi)r（可由變壓器漏感提供），電容cc、co，負(fù)載電阻ro。所述開關(guān)管可為mos管。開關(guān)管q1源極端與輸入電源負(fù)極相連，漏極端與開關(guān)管qc源極端相連。變壓器原邊同名端與電容cc共同連接到輸入電源正極，異名端與電感l(wèi)r相連。開關(guān)管qc漏極端與電容cc相連，組成有源箝位電路。變壓器副邊同名端與二極管d2陽極相連，二極管d5陰極與濾波電容co相連，變壓器異名端與輸出端相連。輸出濾波電容co與負(fù)載電阻ro并聯(lián)在輸出端。所述mos管可由igbt、三極管替換，替換原則如下：所述mos管的漏極對應(yīng)三極管、igbt的集電極，所述mos管的源極對應(yīng)三極管、igbt的發(fā)射極。所述變換器原邊電感l(wèi)r可以是外加電感，也可由變壓器漏感提供。該變換器在一個周期內(nèi)的工作模態(tài)如圖2所示。

本發(fā)明提供一種新型的pwm加變頻的分段優(yōu)化組合控制方法，通過電壓傳感器1采樣變換器輸出電壓vof，與參考電壓vref經(jīng)過減法器產(chǎn)生誤差信號voe，再通過誤差放大電路2產(chǎn)生輸出信號voe’，作為比較器4的一個輸入信號。三角載波發(fā)生器3產(chǎn)生輸出信號vc，作為比較器4的另一個輸入信號。通過比較器4產(chǎn)生pwm信號。通過分段選擇器5對該信號進(jìn)行判斷，為開關(guān)管q1提供驅(qū)動信號uq1。開關(guān)管q1驅(qū)動信號經(jīng)過反相器6取反，并通過移相調(diào)節(jié)器7調(diào)節(jié)之后給以開關(guān)管qc合適的驅(qū)動信號uqc。其示意圖如圖3所示。

分段選擇器5工作方式為：通過控制方式選擇器51對該信號進(jìn)行判斷，當(dāng)占空比大小在最小占空比dmin和最大占空比dmax之間時，保持開關(guān)頻率不變，通過恒頻脈寬調(diào)制器52調(diào)節(jié)占空比d的大小得出調(diào)制信號；當(dāng)占空比大小小于最小占空比dmin或者大于最大占空比dmax時，通過變頻調(diào)制器53調(diào)節(jié)開關(guān)頻率fs的大小得出調(diào)制信號。最后通過或門電路54對上述產(chǎn)生的兩種調(diào)制信號進(jìn)行選擇，為開關(guān)管q1提供驅(qū)動信號uq1。其示意圖如圖4所示。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對本發(fā)明作任何其他形式的限制，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)所作的任何修改或等同變化，仍屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。