[发明专利]抑制电力电子变换器短路电流冲击的电路及其控制方法

摘要

本发明公开了一种抑制电力电子变换器短路电流冲击的电路及其控制方法。本发明采用输出电压前馈的控制方式，将功率级电路的输出电压作为前馈信号，经过比例环节后与电流误差信号相加共同作为调制信号，调制信号与三角载波交截得到PWM信号以驱动主功率开关管。正常工作时，调制信号由输出电压前馈信号和电流误差信号两部分构成，且输出电压前馈信号为主要成分；当变换器的负载短路时，输出电压接近0，调制信号等于电流误差信号。通过合理设置输出电压前馈系数，保证电流误差信号在变换器负载短路前后基本保持不变，旁路PI补偿网络的延时影响，使得短路瞬间主功率开关管的占空比即时修正，有效抑制了短路瞬间的电流冲击。

主权项

1.一种抑制电力电子变换器短路电流冲击的电路的控制方法，其特征在于，所述抑制电力电子变换器短路电流冲击的电路包括功率级电路和控制电路；所述功率级电路中包括主功率开关管、滤波电感和滤波电容；其中，所述主功率开关管用于接收所述功率级电路的输入电压V_in，产生一高频离散电压，所述滤波电感和滤波电容用于将所述高频离散电压整形为所述功率级电路的输出电压V_O；所述控制电路中包括电压采样电路、电压补偿电路、最大电流限制电路、电流采样电路、电流补偿电路、输出电压前馈电路、加法电路和比较电路；所述电压采样电路的输入端输入功率级电路的输出电压，输出端和所述电压补偿电路的反向输入端相连；所述电压补偿电路的同向输入端和外部给定电压基准信号相连，输出端和所述最大电流限制电路的输入端相连；所述最大电流限制电路的输出端和所述电流补偿电路的同向输入端相连；所述电流采样电路的输入端输入功率级电路经过滤波电感滤波后的电流，输出端和所述电流补偿电路的反向输入端相连；所述电流补偿电路的输出端和所述加法电路的第一个输入端相连；所述输出电压前馈电路的输入端输入功率级电路的输出电压，输出端和所述加法电路的第二个输入端相连；所述加法电路的输出端和所述比较电路的同向输入端相连；所述比较电路的反向输入端和外部给定三角载波信号相连，输出端和所述功率级电路中主功率开关管的控制端相连；所述电压采样电路，用于产生一表征所述功率级电路中输出电压V_O的电压采样信号v_f；所述电压补偿电路，用于接收所述电压采样信号v_f和外部给定电压基准信号v_ref，产生一电压误差信号，所述电压误差信号表征所述电压基准信号v_ref与输电压采样信号v_f的差值；所述最大电流限制电路，用于接收所述电压补偿电路产生的电压误差信号，产生一最大电流限制信号v_CV，同时作为所述电流补偿电路的电流基准信号；所述电流采样电路，用于产生一表征所述功率级电路中滤波电感电流的电流采样信号i_f；所述电流补偿电路，用于接收所述电流基准信号v_CV和所述电流采样信号i_f，产生一电流误差信号v_CA，所述电流误差信号v_CA表征所述电流基准信号v_CV与电流采样信号i_f的差值；所述输出电压前馈电路，用于接收所述功率级电路的输出电压V_O，产生一输出电压前馈信号k·V_O；所述加法电路，用于接收所述电流误差信号v_CA和所述输出电压前馈信号k·V_O，产生一调制信号v_e，所述调制信号v_e表征所述电流误差信号v_CA与输出电压前馈信号k·V_O的加和；所述比较电路，用于接收所述调制信号v_e和外部给定三角载波信号V_saw，经比较产生一PWM信号用于控制所述功率级电路中主功率开关管的开关状态；所述输出电压前馈电路的电压前馈系数其中，V_sH为外部给定三角载波信号V_saw的最大值，V_sL为外部给定三角载波信号V_saw的最小值，f(V_in,V_o)为功率变换器占空比D与输入电压V_in和输出电压V_o的关系表达式，D＝f(V_in,V_o)；所述抑制电力电子变换器短路电流冲击电路的控制方法包括以下步骤：步骤1)，所述输出电压前馈电路将所述功率级电路的输出电压V_O经过比例调节器K分压后得到输出电压前馈信号k·V_O，其中，k为比例调节器K的电压前馈值；步骤2)，所述加法电路将所述电流补偿电路输出的电流误差信号v_CA和步骤1中得到的输出电压前馈信号k·V_O相加得到调制信号v_e，其中v_e＝k·V_O+v_CA；步骤3)，所述比较电路将步骤2)中得到的调制信号v_e与所述三角载波信号V_saw比较，得到PWM信号；步骤4)，将步骤3)中得到的PWM信号送入所述功率级电路，以控制主功率开关管的开关状态。