本發(fā)明涉及一種開(kāi)關(guān)電源的整流技術(shù)，尤其涉及一種基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、在開(kāi)關(guān)電源的輸入級(jí)，一般需要進(jìn)行交流-直流變換，也稱(chēng)整流，整流器的拓?fù)浼軜?gòu)如圖1所示。

2、當(dāng)電源的輸入級(jí)采用不控整流，雖然電路工作模式簡(jiǎn)單，但是二極管的不可控性導(dǎo)致輸入電流不是正弦波，含有大量的諧波分量，電路的功率因數(shù)下降，且輸出電壓不可調(diào)。因此一般會(huì)對(duì)整流器進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的提升以及輸出電壓的調(diào)節(jié)。

3、如圖2所示，經(jīng)典的整流器控制環(huán)路為輸出電壓-電感電流雙比例-積分(pi)控制器閉環(huán)，控制器為一比例環(huán)節(jié)與一積分環(huán)節(jié)并聯(lián)。

4、整流器的輸出端需要設(shè)計(jì)一個(gè)大電容用來(lái)穩(wěn)壓和濾波。當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，環(huán)路控制不及時(shí)，電容迅速充放電，會(huì)造成直流母線(xiàn)電壓大幅上升或跌落，并且恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，可能影響用電設(shè)備正常工作，因此需要采取某種手段加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)。

5、現(xiàn)有技術(shù)及缺陷：

6、現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)檢測(cè)輸出電壓的升降來(lái)判斷負(fù)載的突減和突增，然后增大電壓pi控制器的增益來(lái)增加電流參考值，這種方式能夠在一定程度上加快負(fù)載突變響應(yīng)，但這種方式不能及時(shí)檢測(cè)到負(fù)載的突變，只有在負(fù)載突變產(chǎn)生一定的影響之后才采取措施，并且增加控制器的增益并不能準(zhǔn)確補(bǔ)償電流參考值，還會(huì)抬升環(huán)路的截止頻率，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

7、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供了一種基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的系統(tǒng)和方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明的基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的系統(tǒng)，包括控制模塊，所述控制模塊的輸入端連接有電容電壓采樣模塊和電感電流采樣模塊，所述控制模塊的輸出端依次連接有pwm調(diào)制模塊和功率電路模塊。

4、上述的基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的方法，包括：

5、當(dāng)負(fù)載突增時(shí)，電容迅速放電，電流發(fā)生負(fù)方向突變；當(dāng)負(fù)載突減時(shí)，電容迅速充電，此時(shí)電流發(fā)生正方向突變；

6、電容電流ic的計(jì)算方式如下式所示：

7、

8、其中，udc(n)為當(dāng)前中斷周期采樣電壓，udc(n-1)為上一周期采樣電壓，ts為中斷周期，c為電容值。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的系統(tǒng)和方法，通過(guò)電容電流的突變來(lái)判斷負(fù)載的突變，并將電容電流直接前饋進(jìn)pi控制器的積分器中，這種方式可以快速檢測(cè)到負(fù)載的突變，同時(shí)快速調(diào)整電流參考值，抑制電容的充放電。

技術(shù)特征：

1.一種基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，包括控制模塊，所述控制模塊的輸入端連接有電容電壓采樣模塊和電感電流采樣模塊，所述控制模塊的輸出端依次連接有pwm調(diào)制模塊和功率電路模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括電容電流ic計(jì)算單元、電容電流陷波濾波ic’單元、記錄穩(wěn)態(tài)電容電流為istab單元、濾波后電流絕對(duì)值門(mén)限th判斷單元和積分器。

3.一種權(quán)利要求1或2所述的基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的方法，其特征在于，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的方法，其特征在于，計(jì)算得到的ic中存在二次諧波，使用陷波濾波器濾除此二次諧波，陷波濾波器的傳遞函數(shù)如下式所示：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的方法，其特征在于，假設(shè)穩(wěn)態(tài)時(shí)電容電流為istab，濾波后電容電流為ic’，設(shè)置濾波后電流絕對(duì)值門(mén)限th＝1.3istab，若|ic‘|>th，則說(shuō)明負(fù)載發(fā)生突變。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的方法，其特征在于，還包括電容電流前饋：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的方法，其特征在于，當(dāng)負(fù)載突增，ic’<0，電容電流實(shí)際上會(huì)增大，而當(dāng)負(fù)載突減，ic’>0，電容電流實(shí)際上會(huì)減小，負(fù)載的變化與ic’的符號(hào)相關(guān)聯(lián)，這兩種情況進(jìn)行統(tǒng)一的處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的方法，其特征在于，電容電流前饋的量不能撤銷(xiāo)，將其前饋進(jìn)pi控制器的積分器中，假設(shè)積分器的輸出為errorsum，前饋后，errorsum＝errorsum+ic’*udc/us/ki，因?yàn)樵诳刂破鬏敵鰰r(shí)errorsum有ki倍增益，所以在前饋的時(shí)候抵消這部分增益才是真實(shí)電流參考。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于電容電流前饋的加快整流器負(fù)載突變響應(yīng)的系統(tǒng)和方法，包括控制模塊、電容電壓采樣模塊和電感電流采樣模塊、PWM調(diào)制模塊、功率電路模塊。當(dāng)負(fù)載突增時(shí)，電容迅速放電，電流發(fā)生負(fù)方向突變；當(dāng)負(fù)載突減時(shí)，電容迅速充電，此時(shí)電流發(fā)生正方向突變；計(jì)算得到的Ic中存在二次諧波，使用陷波濾波器濾除此二次諧波，設(shè)置濾波后電流絕對(duì)值門(mén)限t，判斷負(fù)載發(fā)生突變。通過(guò)電容電流的突變來(lái)判斷負(fù)載的突變，并將電容電流直接前饋進(jìn)PI控制器的積分器中，這種方式可以快速檢測(cè)到負(fù)載的突變，同時(shí)快速調(diào)整電流參考值，抑制電容的充放電。

技術(shù)研發(fā)人員：王曼穎,吳浩,林松,陳士偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京大華無(wú)線(xiàn)電儀器有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6