[发明专利]高效率和低纹波的电源

说明书

提供一种用于从AC输入信号生成DC输出信号的电源(1)。所述电源(1)包括维也纳整流器(10)，所述维也纳整流器(10)包括：第一变换器(101)，用于在第一变换器分支的接合中点端(3)和第一整流端(2)之间切换AC输入信号；第二变换器(102)，用于在所述接合中点端(3)和第二整流端(4)之间切换AC输入信号。所述电源(1)还包括：电流传感器(11、11a、11b和11c)，用于测量所述接合中点端(3)处的切换电流；电流重构器(12)，用于基于所述切换电流确定经过所述第一变换器(101)的电流和经过所述第二变换器(102)的电流；控制器(13)，用于基于所述电流重构器(12)确定的电流调整所述第一变换器分支的第一变换器(101)和第二变换器(102)的占空比。

技术领域

本发明涉及一种用于从AC输入信号生成DC输出信号的电源，尤其涉及一种具有高效率和低纹波的电源。

背景技术

电源中电源变换器模块的并联是电源应用中非常具有吸引力的方法。其扩大了输出功率，并为整个系统提供了更高的可靠性和易维护性。在N个并联的交错式电源变换器中，所有交错的支路都以相同的切换频率和2*pi/N的相位偏移进行操作，以实现高电流纹波消除。

交错式变换器的低电流纹波可以实现更高的功率密度并减少所需铜的数量和权重，使得该解决方案对于UPS应用非常具有吸引力。

但是，系统设计和控制的复杂性也在增加。因为大量交错的支路、高电流动态以及避免交错支路间循环电流的要求，这在控制概念和实现方面引入新的挑战。

通常使用耦合或非耦合电感器连接交错的支路。尽管这些电感器的制造过程通常不能保证电感相等，但是会导致在缺少适当控制的情况下在交错支路间形成循环电流。

影响循环电流的另一个因素是交错支路的输出端的电压不平衡，小电感器上的微小电压差可能会在交错支路之间产生较大的循环电流。

从原则上来说，循环电流意味着额外损耗、可能的变压器饱和以及可能的系统故障。

为了减少甚至消除不相等电感的影响并确保输入电流在各个电感器之间共享，可以将电流感测过程和平衡算法集成到电流控制结构中。利用电流换能器检测大量交错支路之间的单个电流信号在金钱、硬件资源和空间方面是相当昂贵的解决方案。

在交错变换器中进行电流感测和控制的一种方法是基于感测单个电流并利用高动态电流控制器保持单个电流与平均电流相等。在这种方法中，需要N个高分辨率电流传感器和具有高带宽的复杂控制器，这意味着需要增加软件和硬件资源。

在示例性方法中，利用每个变换器的单个电流传感器感测三相交错式双向DC-DC变换器中的三个交错支路的总切换DC电流。定期在PWM载波信号的峰值或谷值采样电流。然后根据控制器输出的占空参考应用电流重构算法。因为电流的重叠状态，在总DC电流上定位正确的电流位置会使分离和重构过程更为复杂。本文可以利用切换系统和支路电流的组合表示DC电流。因此，电流重构过程需要知道调制信号以及切换状态。

这种方法的局限性之一是存在可以保证完全重构相电流的最小占空宽度。这个和其它限制都是难以克服的问题。

发明内容

于是本发明的目标是提供一种电源和电源方法，其实现高效率低循环电流，同时仅需要较少的硬件工作量。

该目标是通过权利要求1所述的装置和权利要求14所述的方法的特征实现。

从属权利要求包括进一步发展。