[发明专利]电源转换系统

说明书

本发明涉及一种模块结构的供电系统，该系统由一组其输出并联连接的换流器组成，采用电流模式控制。为了向一组负荷和/或电池组供电，全部换流器共用一个误差放大器，从以状态变量表示的一组表中产生的控制回路里得到该放大器的参考电压。

本发明的电源转换系统特别适用于供电给所要求的规模与受电负荷和/或电池一致的那些设备。

近年来，在研制模块式供电系统方面进行了卓有成效的努力，从而可能构造一种完全与负荷要求相同规模的模块式系统，在制造、修理和维护等多方面显著地降低费用。

为了达到上述目的，采用了换流器，将来自电力网或任何其它电源的交流电流，利用电流模式控制结构能转换为直流电流，使它们能够与其它相类似的换流器并联，该组所提供的电流是这些模块中每一个模块所提供的电流之总和。

以上内容可以由L.Ruiz和J.Sancho所写的文章“用于远程通讯的智能电源系统”得知。该文章发表在1991年日本京都市的第十三届国际远程通讯能量会议(INTELEC)文集第544-551页上。

在这篇文章中，给出了由一组换流器组成的模块式供电系统的框图，它们的输出电流Id相加后以电流Ib向一个电池供电，以电流II向一负荷供电，输出电压为Vb。通过在输出电压调节回路中，所有换流器共用一个误差放大器，这些换流器并联工作时不会产生负荷分配不均衡的问题。

该误差放大器的输入之一是换流器的输出电压，另一个输入是参考电压，它最初是固定的，在上述文章中，它是根据若干个运行方式，把一组电池负荷表用到系统状态变量而得到的控制回路中得到的参考电压。

然而，虽然这一系统将参考电压V_ref调整到最佳值，来完成换流器的输出电压调节，仍有一些变量的变化不能由该系统来调节。以这样的方式，在确定电池的优化负荷条件以至于延长电池的寿命方面并没有进行任何工作，或者控制回路连接所需时间太长，使得负荷的快速变化需要经过一定时间才能被补偿，其后果只能由其它元件，例如电池、换流器来承担。

供电系统的控制系统用于其多个交流/直流换流器的运行。这种系统是公知的，如美国专利4,451,773在第一栏，第29至68行和图1中已经公开了一种供电系统的控制系统，这种供电系统包括多个连接到电力网的整流器，其输出连接到负荷和电池。该供电系统的控制系统用来控制多个整流器的运行。控制装置包括数据处理设备，以存贮系统运行的控制程序。

本发明的目的是提供一种电源转换系统，其能快速并且精确地完成系统状态变量或状态变量组合的调节，使运行条件不会损害系统中任何元件，因而延伸其使用寿命，同时执行对其自身的保护功能。

为此目的，本发明提供一种电源转换系统，由一组换流器组成，换流器的输出并联连接，提供总输出电流，供电给一组电池及负荷，用所有换流器公用的一个第一误差放大器进行电流模式控制，该放大器放大了换流器的输出电压和由控制回路得到的由第二误差放大器输出的第一参考电压之差，该第一参考电压是利用先前存的表得到的，由表得到的信号，根据实际测量在较正回路中预先修正，然后加到第二误差放大器的一个输入端，由来自滤波器的信号加到第二误差放大器的另一个输入端，滤波器在其输入端接受根据确定运行策略的准则由选择回路选定的状态变量或状态变量的组合，从而形成第二反馈回路，该反馈回路按照所选出的策略进行系统的任何状态变量或状态变量的组合的调节。

按照同样方式，对于状态变量的组合可以按上述过程处理，状态变量中每一个分别加到根据不同需要而建立的滤波器上，并根据所希望采取的方案而设定给定的加权。

利用数字电路使这一全部过程成为可能，表的存贮和选择是即时的，状态变量滤波的修正也是更为简单和灵活，利用模数转换器而使这些状态变量数字化，进而上述过程输出的数模转换由数字回路执行。

此外，由于这一数字回路保持了流入及流出电池的电流值的历史记录以及由制造厂所提供的数据：温度等，使它能控制电池的负荷情况。

最后，由于这一第二反馈回路考虑到电池充电状态，使有可能按照最佳准则完成电池的充电和维护。该最佳准则是由制造厂提供，并通过与实测得到数据的结合而随时间进展，这样，在充电状态下，控制该回路的状态变量是电池的充电电流，使它准确地保持在根据电池类型和容量的标称值，当电池为浮接或浮充状态，所控制的变量是输出电压和电流，分别保持在电池的浮接电压和电流下。

在以下说明中，将根据下列附图对本发明作更为详细的叙述。