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专利号: 2021101377698
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种谐振型反激变换器控制器,其特征在于,包括:过零信号产生模块,接收反映变换器变压器励磁电感电流过零信息的信号ZCD,产生过零脉冲信号ZCD1;

电流信号补偿处理模块,根据接收的变换器原边电流采样信号Vcs和励磁电流模拟电路产生的励磁电流模拟信号Vca,或者二者叠加产生的合成信号Va,或者原边电流采样信号Vcs和合成信号Va,经处理和补偿后产生与变换器副边整流管电流波形一致的信号Vb;

负载检测模块,接收所述电流信号补偿处理模块输出的信号Vb,经滤波后获得负载电流信号Vid;

降频控制模块,接收负载电流信号Vid和主管置位信号Vset1,产生降频控制信号ST1;

副边电流区间检测模块,接收所述电流信号补偿处理模块输出的信号Vb,产生辅助管复位信号Vrst2;

主管复位信号产生模块,接收输出反馈信号VFB,产生主管复位信号Vrst1和辅助管置位信号Vset2;

主管置位信号产生模块,接收所述过零信号产生模块输出的过零脉冲信号ZCD1和降频控制信号ST1,产生主管置位信号Vset1;

主管信号产生模块,接收与门输出的主管置位信号Vset1和复位信号产生模块输出的主管复位信号Vrst1,产生主管控制信号VGA;

反相延时模块,接收复位信号产生模块输出的主管复位信号Vrst1,经反相和延时处理后输出辅助管置位信号Vset2;

辅管信号产生模块,接收反相延时模块输出的辅助管置位信号Vset2和副边电流区间检测模块输出的辅助管复位信号Vrst2,产生辅助管控制信号VGB;

驱动模块,接收主管信号产生模块输出的主管控制信号VGA和辅管信号产生模块输出的辅助管控制信号VGB,输出主管驱动信号VG1和辅助管驱动信号VG2。

2.根据权利要求1所述的谐振型反激变换器控制器,其特征在于,所述过零信号产生模块包括比较器U3,比较器U3的一个输入端接收来自变换器的ZCD信号,另一个输入端接地,比较器U3输出过零脉冲信号ZCD1;当变换器变压器励磁电流由正过零变负时,ZCD信号使得ZCD1信号从低电平跳变为高电平,ZCD1信号用于判断变压器励磁电流过零点。

3.根据权利要求1所述的谐振型反激变换器控制器,其特征在于,所述电流信号补偿处理模块包括信号处理模块、采样保持模块和补偿模块,其中,所述信号处理模块包括电阻R1和开关S3;开关S3的一端接收合成信号Va,另一端接电阻R1的一端并输出副边电流模拟信号Vb,电阻R1的另一端接地,开关S3的控制端接收主管控制信号的反相信号VGAF;当信号VGAF为低电平,即主管导通时,副边电流模拟信号Vb经电阻R1短接到地;当信号VGAF为高电平,即主管关断时,开关S3将合成信号Va经电阻R1传输;在副边电流模拟信号Vb中消除了合成信号Va在主管导通时由变换器原边电流感应的分量,使得副边电流模拟信号Vb与变换器副边整流管电流波形形状一致;

所述采样保持模块包括开关S4和电容C1;开关S4的一端接收合成信号Va,另一端接电容C1的一端,电容C1的另一端接地,开关S4的控制端接收主管置位信号产生模块输出的主管置位信号Vset1;主管置位信号Vset1的高电平出现在主管开通之前,当主管置位信号Vset1为高电平时,开关S4导通,合成信号Va的电平传递给电容C1;当开关S4关断时,电容C1两端电压保持,开关S4和电容C1检测主管导通前合成信号Va的电平幅值,该幅值反映励磁电流模拟信号Vca与实际励磁电流之间的直流偏差;

所述补偿模块包括电阻R2、运放U11、补偿电容C2和电阻R3,电阻R2的一端接接收采样保持模块输出的电压信号Ve,另一端接运放U11的负输入端,运放U11的正输入端接地,运放的输出接补偿电容C2的一端和电阻R3的一端,补偿电容C2的另一端接地,电阻R3的另一端接Va脚;

变换器中的励磁电流模拟电路模拟出的励磁电流与实际的励磁电流存在直流偏差,通过检测合成信号Va在主管开通前瞬间的电平,经补偿模块调节之后对合成信号Va进行补偿。

4.根据权利要求1所述的谐振型反激变换器控制器,其特征在于,所述副边电流区间检测模块包括比较器U9,比较器U9的负输入端接收电流信号补偿处理模块输出的副边电流模拟信号Vb,正输入端接地,当副边电流模拟信号Vb幅值负时,比较器U9的输出端输出的辅助管复位信号Vrst2为高电平,即根据辅助管复位信号Vrst2判断副边电流模拟信号Vb的正极性区间和过零点。

5.根据权利要求1所述的谐振型反激变换器控制器,其特征在于,所述负载检测模块包括电阻Raux和电容Caux构成的滤波器以及比例放大环节1051,负载检测模块接收电流信号补偿处理模块输出的副边电流模拟信号Vb,经电阻Raux和电容Caux构成的滤波器滤波及比例放大环节放大后获得反映变换器负载电流大小的负载电流信号Vid。

6.根据权利要求1所述的谐振型反激变换器控制器,其特征在于,所述降频模块包括锯齿波发生器、减法模块、比较器U6、比较器U7和与门U5,其中,所述锯齿波发生器包括电流源Iramp2、电容Cramp2、开关S2、RS触发器U8和延时模块Td2,其中,电流源Iramp2,电容Cramp2和开关S2并联连接,一端接地,另一端接到比较器U6的正输入端,输出锯齿波信号Vramp2;RS触发器U8和延时模块Td2构成开关S2的控制信号发生器,RS触发器U8的置位端S接收主管信号产生模块输出的主管控制信号VGA,其同相输出端输出的开关S2控制信号VGS2经过延时模块Td2延时后接到其复位端;VGS2为与主管控制信号VGA前沿一致、脉宽等于延时模块Td2产生的延时宽度的窄脉冲信号;

开关S2接收RS触发器U8的同相输出信号,在开关S2关断时,电流源Iramp2给电容Cramp2充电;开关S2导通时,电容Cramp2快速放电至零,形成锯齿波信号Vramp2;

所述减法模块的负输入端接收负载检测模块输出的负载电流信号Vid,其正输入端接收基准电压信号Vref1,输出信号Vref1‑Vid;

比较器U6的负输入端接减法模块的输出端,正输入端接收锯齿波发生器输出的锯齿波信号Vramp2,当Vramp2>Vref1‑Vid,比较器U6的输出为高电平,反之为低电平,比较器U6输出为一脉冲信号;

比较器U7的负输入端接收负载检测模块输出的负载电流信号Vid,其正输入端接收基准电压信号Vref2,当Vid>Vref2,即重载情况下,比较器U7输出的负载判断信号ST为低电平;反之,ST为高电平;

与门U5的一个输入端接收比较器U7输出的负载判断信号ST,另一个输入端接收比较器U6输出的脉冲信号,与门U5输出脉冲信号ST1;负载越轻,即Vid越小时,ST1信号距离开关周期下主管控制信号VGA的上升沿时间越远。

7.根据权利要求1所述的谐振型反激变换器控制器,其特征在于,所述主管置位信号产生模块包括与门U4,其一个输入端接收过零信号产生模块输出的输出过零脉冲信号ZCD1,另一个输入端接收降频模块输出的脉冲信号ST1,二者相与之后产生主管置位信号Vset1。

8.根据权利要求1所述的谐振型反激变换器控制器,其特征在于,所述主管复位信号产生模块包括比较器U1和锯齿波产生模块,其中,锯齿波发生器包括电流源Iramp1、电容Cramp1和开关S1,电流源Iramp1,电容Cramp1和开关S1并联连接,一端接地,另一端输出锯齿波信号Vramp1送至比较器U1的正输入端,比较器U1的负输入端接收来自变换器的输出反馈信号VFB;开关S1的控制端接主管信号产生模块输出的反相信号VGS1,VGS1与主管控制信号VGA反相,在主管控制信号VGA为低电平区间,锯齿波信号Vramp1为低电平;在主管控制信号VGA为高电平区间,电流源Iramp1对电容Cramp1充电,Vramp1线性上升;锯齿波信号Vramp1与输出反馈信号VFB经比较器U1进行比较,产生主管复位信号Vrst1。

9.根据权利要求1所述的谐振型反激变换器控制器,其特征在于,所述主管信号产生模块包括延时模块Td1和RS触发器U2,其中,延时模块Td1的输入端接收主管置位信号产生模块输出的主管置位信号Vset1,对Vset1进行延时后送至的RS触发器U2置位端,RS触发器U2复位端接收主管复位信号产生模块输出的主管复位信号Vrst1,主管信号产生模块的输出端输出主管控制信号VGA;由于主管置位信号Vset1的前沿与变换器主管两端电压Vds1的谐振谷底存在一定的时差,延时模块Td1的作用是产生一个延时来抵消这个时差,使得变换器主管能零电压开通或在Vds1谐振谷底开通。

10.根据权利要求1所述的谐振型反激变换器控制器,其特征在于,所述反相延时模块包括反相器U12和延时模块Td,其中,反相器U12接收复位信号产生模块输出的主管复位信号Vrst1,其输出信号经延时模块Td延时处理后输出辅助管置位信号Vset2。