[实用新型]带有前馈补偿控制功能的谐振半桥功率变换器

说明书

技术领域

本实用新型带有前馈补偿控制功能的谐振半桥功率变换器属于功率开关领域。

背景技术

在现有技术中，谐振功率变换器(无论是串联谐振、并联谐振、还是串并联谐振)具有相当优良的表现，特别是具有极低的开关损耗，具有正弦波形式电流传输波形，谐波电流极低，同时还具有输出端自然零流开关式整流换相状态，此类变换器是以变频控制来调节输出的。目前的大多数变换器控制技术基本上都是传统的单电压环控制技术，将输出电压与预设的输出电压基准信号比较，求出输出误差电压，以此误差量调控电路的工作频率来实现输出的稳定。由于谐振回路本身就是一个大的惯性环节，特别是大功率的功率变换器尤显突出，难于接受外来信号的控制，对系统中所产生的瞬时扰动因素反应很慢，至少需要几个到几十个开关周期；当调控发生作用时，瞬时扰动因素所产生的危害早已形成，间歇、自激、软开关局部功能丧失等现象很容易发生，“爆管”类恶性故障也在所难免，因而导致电路的可靠性下降；另外，大功率谐振变换器对输入侧变化表现出特别的“敏感”，由于该类系统是靠频率变化实现调制的，其电感、漏感等杂散参数对系统影响也很大。

发明内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种对瞬时扰动因素快速反应，电路可靠性好，带有前馈补偿控制功能的谐振半桥功率变换器。

本实用新型的目的是通过以下措施来达到的，功率变换器通过控制电路控制，在功率变换器上有电压检测的负反馈环路，在功率变换器上有瞬时扰动量检测电路及扰动补偿构成的前馈补偿控制电路。

功率变换器由功率开关与驱动电路，前馈补偿控制电路和波形叠加电路，瞬时扰动量检测电路，峰值电流检测电路，后沿调制的PWM信号生成电路构成；

功率开关与驱动电路是由功率开关管和驱动电路组成，功率开关与驱动电路输出连接功率变换器主回路。功率变换器回路通过整流、滤波、变压器输出。

瞬时扰动量检测电路是由单开关周期积分器电路完成的，由二极管连接比较器构成一电子开关回路，将比较器输出的单开关周期的开关信号送入积分电容回路上，二极管与积分电容和比较器构成了单开关周期的积分器电路。瞬时扰动量检测是通过对谐振电流作单开关周期的积分电路完成的，其复位方式是由开关输出信号自动完成的，所得到的积分值是一锯齿波形，其斜率表征了谐振回路的瞬时扰动量的大小。

峰值电流检测电路由电流放大器构成，电流放大器为谐振峰值电流的检测。

后沿调制的PWM信号生成电路是由电流放大器和电压误差放大器、PWM比较器、锁存器、触发器构成，形成了带有后沿调制双路PWM脉冲波。由电流放大器输出信号与电压误差放大器输出信号接到PWM比较器的输入端，将峰值电流信号与变换器输出电压误差信号相比较，输出后沿调制的PWM信号，将PWM信号比较器输出接到锁存器并与时钟信号配合后送入T触发器，将后沿调制的信号作分频处理，形成双路输出的开关信号，开关信号送入功率驱动级后输出。其后沿调制量表征了谐振回路的瞬时扰动量，同时，这一系统构成了由电流和电压双环控制的系统，这改善了开关变换器系统的动态响应、稳定性和可靠性。

前馈补偿控制电路和波形叠加电路由电子开关和积分电容与比较器构成，对后沿调制的PWM波形同步整形，得到了后沿调制锯齿波信号，并将这一锯齿波送入时钟振荡器充放电电容回路中与充放电电容相叠加，从而使得时钟振荡器输出频率受控于后沿调制的锯齿波后沿时刻，以此完成PWM脉冲的频率调制方式，时钟脉冲的频率表征了谐振回路中的瞬时扰动量的大小与方向，于是，本开关周期中所测量到的谐振回路瞬时扰动量可在下一个开关周期以频率的方式作补偿处理。

实用新型有效地解决了现有技术中对谐振变换器控制的动态响应慢、过冲、不稳定和不可靠等问题，动态响应快，调节性能好，过冲电压幅值小，改善了开关调节系统的稳定性和可靠性，便于广泛而方便地应用，以提高和扩大这种高性能变换的推广与应用。

附图说明

附图1为本实用新型的控制系统原理框图。

附图2为本实用新型的电路原理示意图。

附图3为本实用新型的后沿调制的PWM脉冲波形逻辑示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。