一種數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法，電流環(huán)與電壓環(huán)并聯(lián)的控制環(huán)路處于穩(wěn)態(tài)模式下，當電壓環(huán)誤差為負，則將上一次控制環(huán)路的最終輸出賦值給上一次的電壓環(huán)輸出，并作為環(huán)路迭代計算的歷史信息；或者，當電流環(huán)誤差為負，則將上一次控制環(huán)路的最終輸出賦值給上一次的電流環(huán)輸出，并作為環(huán)路迭代計算的歷史信息；進行本周期的控制環(huán)路計算，得到本周期電壓、電流控制環(huán)路的計算值；將本周期電壓、電流控制環(huán)路的計算值比較，取較小者作為控制環(huán)路的最終輸出。本發(fā)明無須額外的硬件增加，可減小電壓環(huán)和電流環(huán)切換過程中的超調(diào)，能實現(xiàn)電流環(huán)與電壓環(huán)平滑、快速切換、無過沖切換控制，給電源設備帶來成本競爭力和性能的提升。
【專利說明】
一種數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種控制方法，特別涉及一種數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)雙環(huán)控制方法僅僅將電壓環(huán)和電流環(huán)分別計算，經(jīng)比較取環(huán)路計算小的作為輸出這幾個部分。假設當前處于穩(wěn)態(tài)模式，并且電壓環(huán)輸出較小，電壓環(huán)的輸出作為最終控制環(huán)路輸出，電流環(huán)輸出處于較大的值或者在飽和值。當輸出負載突然增加，輸出電壓下降，從而電壓環(huán)的環(huán)路計算值逐漸變大。同時隨著負載電流的增大，當輸出電流大于參考電流時，電流環(huán)的環(huán)路計算值逐漸變小，僅當電流環(huán)小于電壓環(huán)時，電流環(huán)開始接管并繼續(xù)減小到穩(wěn)態(tài)值。這期間電源的輸出電流，對于參考電流值會有一個較大的超調(diào)，嚴重情況下會損壞功率元件。由電流環(huán)切換到電壓環(huán)分析同上，也會產(chǎn)生一個較大的電壓超調(diào)，對電源供應器的可靠性有潛在的威脅。
[0003]由此可見，傳統(tǒng)恒流電流環(huán)與恒壓電壓環(huán)并聯(lián)的控制策略(即環(huán)路輸出較小者主控)中，環(huán)路的接管通常要經(jīng)歷退飽和或者減小到當前控制環(huán)路值的階段。在這段時間中，不可避免的會產(chǎn)生較大的電流或電壓過沖，使得設備有潛在的危險，對設備可靠性有一定影響。
[0004]而且在傳統(tǒng)帶有恒流功能的恒壓輸出電源供應器中，控制策略上有電流與電壓控制環(huán)，當兩個環(huán)路相互切換時，由于存在環(huán)路退飽速度等問題，使得環(huán)路切換無法迅速完成，從而導致電流和電壓會存在較大超調(diào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種主要應用于具有電流控制環(huán)與電壓控制環(huán)切換的電源供應器中的，能使電流環(huán)與電壓環(huán)無縫切換，從而減小環(huán)路過渡過程中電流和電壓的超調(diào)，提高設備的可靠性的數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法，所述電流環(huán)與電壓環(huán)并聯(lián)的控制環(huán)路處于穩(wěn)態(tài)模式；
[0007]所述控制方法包括如下步驟:
[0008]步驟一，控制環(huán)路計算開始；
[0009]步驟二，當電壓環(huán)誤差為負，則將上一次控制環(huán)路的最終輸出賦值給上一次的電壓環(huán)輸出，并作為環(huán)路迭代計算的歷史信息；
[0010]或者，當電流環(huán)誤差為負，則將上一次控制環(huán)路的最終輸出賦值給上一次的電流環(huán)輸出，并作為環(huán)路迭代計算的歷史信息；
[0011]步驟三，進行本周期的電壓控制環(huán)路、電流控制環(huán)路計算，得到本周期電壓控制環(huán)路和電流控制環(huán)路的計算值；
[0012]步驟四，將本周期電流控制環(huán)路的計算值和本周期電壓控制環(huán)路的計算值比較，取較小者作為控制環(huán)路的最終輸出；
[0013]步驟五，控制環(huán)路計算結(jié)束。
[0014]進一步的，所述穩(wěn)態(tài)模式的狀態(tài)為電壓環(huán)輸出小于電流環(huán)輸出，電壓環(huán)輸出作為控制環(huán)路的最終輸出，電壓環(huán)誤差很小并且在零附近波動；或者電流環(huán)輸出小于電壓環(huán)輸出，電流環(huán)輸出作為控制環(huán)路的最終輸出，電流環(huán)誤差很小并且在零附近波動。
[0015]進一步的，所述步驟二中的電壓環(huán)輸出或電流環(huán)輸出即為原來控制環(huán)路的最終輸出，這兩個值是同一個值，因此不影響控制環(huán)路的正常工作。
[0016]進一步的，所述數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法的控制方式為數(shù)字控制方式。
[0017]有益效果:
[0018]本發(fā)明的設計主要應用于具有電流控制環(huán)與電壓控制環(huán)切換的電源供應器的數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)無縫切換的控制方法，加入了電壓環(huán)誤差和電流環(huán)誤差的判斷，通過判斷電壓誤差正負和電流誤差正負，作為電壓環(huán)與電流環(huán)的切換的判據(jù)，進行環(huán)路的動態(tài)調(diào)節(jié)。當電流環(huán)誤差為負值，即負載電流達參考設定點，電流環(huán)能夠迅速接管環(huán)路最終控制輸出，避免了電流環(huán)退飽和或輸出值減小的時間，大大減小了輸出電流的超調(diào)。由電流環(huán)切換到電壓環(huán)分析同上；當滿足環(huán)路切換條件時，將環(huán)路的最終輸出值作為動態(tài)調(diào)節(jié)基準，確保最終輸出控制脈寬在任何條件下不會有突變。通過這種新穎的控制方法，降低了對電力電子功率器件的沖擊，從而提高設備的可靠性。
[0019]本發(fā)明的電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨，響應快無過沖，無須額外的硬件增加，在不增加成本的前提下，可大大減小電壓環(huán)和電流環(huán)切換過程中的超調(diào)，能實現(xiàn)電流環(huán)與電壓環(huán)平滑、快速切換，輸出恒壓控制環(huán)路和恒流控制環(huán)路無過沖切換控制，給電源設備帶來成本競爭力和性能的同步提升。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意流程圖。
【具體實施方式】
[0021]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0022]如圖1所示，一種數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法，該電流環(huán)與電壓環(huán)并聯(lián)的控制環(huán)路處于穩(wěn)態(tài)模式。
[0023]上述控制方法包括如下步驟:
[0024]步驟一，控制環(huán)路計算開始；
[0025]步驟二，當電壓環(huán)誤差為負，則將上一次控制環(huán)路的最終輸出賦值給上一次的電壓環(huán)輸出，并作為環(huán)路迭代計算的歷史信息；
[0026]或者，當電流環(huán)誤差為負，則將上一次控制環(huán)路的最終輸出賦值給上一次的電流環(huán)輸出，并作為環(huán)路迭代計算的歷史信息；
[0027]步驟三，進行本周期的電壓控制環(huán)路、電流控制環(huán)路計算，得到本周期電壓控制環(huán)路和電流控制環(huán)路的計算值；
[0028]步驟四，將本周期電流控制環(huán)路的計算值和本周期電壓控制環(huán)路的計算值比較，取較小者作為控制環(huán)路的最終輸出；
[0029]步驟五，控制環(huán)路計算結(jié)束。
[0030]作為對本發(fā)明的進一步優(yōu)化，穩(wěn)態(tài)模式的狀態(tài)為電壓環(huán)輸出小于電流環(huán)輸出，電壓環(huán)輸出作為控制環(huán)路的最終輸出，電壓環(huán)誤差很小并且在零附近波動;或者電流環(huán)輸出小于電壓環(huán)輸出，電流環(huán)輸出作為控制環(huán)路的最終輸出，電流環(huán)誤差很小并且在零附近波動。步驟二中的電壓環(huán)輸出或電流環(huán)輸出即為原來控制環(huán)路的最終輸出，這兩個值是同一個值，因此不影響控制環(huán)路的正常工作。數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法的控制方式為數(shù)字控制方式。
[0031]本發(fā)明設計的主要應用于具有電流控制環(huán)與電壓控制環(huán)切換的電源供應器的數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)無縫切換的控制方法，加入了電壓環(huán)誤差和電流環(huán)誤差的判斷，通過判斷電壓誤差正負和電流誤差正負，作為電壓環(huán)與電流環(huán)的切換的判據(jù)，進行環(huán)路的動態(tài)調(diào)
-K-
T O
[0032]以數(shù)字控制方式為例，詳細工作模態(tài)描述如下，在該控制環(huán)路處于穩(wěn)態(tài)模式下，電壓環(huán)輸出作為控制環(huán)路的最終輸出，電流環(huán)輸出則處于較大值或者處于飽和值。電壓誤差很小并且在零附近波動，當電壓環(huán)誤差為負，則本發(fā)明的控制方法會將上一次的控制環(huán)路的最終輸出賦值給電壓環(huán)上一次的值，作為環(huán)路迭代計算的歷史信息。由于原本就是電壓環(huán)輸出作為輸出控制量，這兩個值是同一個值，因此不影響主導環(huán)的正常工作。當負載電流突然增大，輸出電壓下降，電壓環(huán)誤差為正，電壓環(huán)輸出增大。負載電流增大到輸出電流大于參考電流時，即電流環(huán)誤差為負。此時，將上一次控制環(huán)路的最終輸出值，即電壓環(huán)輸出值，賦值給上一次電流環(huán)輸出值，作為環(huán)路迭代計算量，然后進行本周期的電流環(huán)控制環(huán)路計算得到本周期電流環(huán)的計算值，最后和本周期電壓環(huán)的計算值比較，取較小者作為最終輸出。
[0033]當電流環(huán)誤差為負值，即負載電流達參考設定點，電流環(huán)能夠迅速接管環(huán)路最終控制輸出，避免了電流環(huán)退飽和或輸出值減小的時間，大大減小了輸出電流的超調(diào)。由電流環(huán)切換到電壓環(huán)分析同上；當滿足環(huán)路切換條件時，將環(huán)路的最終輸出值作為動態(tài)調(diào)節(jié)基準，確保最終輸出控制脈寬在任何條件下不會有突變。本發(fā)明的電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨，響應快無過沖。通過這種新穎的控制方法，降低了對電力電子功率器件的沖擊，從而提高設備的可靠性。
[0034]本發(fā)明無須額外的硬件增加，在不增加成本的前提下，可大大減小電壓環(huán)和電流環(huán)切換過程中的超調(diào)，能實現(xiàn)電流環(huán)與電壓環(huán)平滑、快速切換，輸出恒壓控制環(huán)路和恒流控制環(huán)路無過沖切換控制，給電源設備帶來成本競爭力和性能的同步提升。
[0035]上述【具體實施方式】，僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思和結(jié)構(gòu)特征，目的在于讓熟悉此項技術(shù)的相關(guān)人士能夠據(jù)以實施，但以上內(nèi)容并不限制本發(fā)明的保護范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明的精神實質(zhì)所作的任何等效變化或修飾，均應落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法，其特征在于:所述電流環(huán)與電壓環(huán)并聯(lián)的控制環(huán)路處于穩(wěn)態(tài)模式； 所述控制方法包括如下步驟: 步驟一，控制環(huán)路計算開始； 步驟二，當電壓環(huán)誤差為負，則將上一次控制環(huán)路的最終輸出賦值給上一次的電壓環(huán)輸出，并作為環(huán)路迭代計算的歷史信息； 或者，當電流環(huán)誤差為負，則將上一次控制環(huán)路的最終輸出賦值給上一次的電流環(huán)輸出，并作為環(huán)路迭代計算的歷史信息； 步驟三，進行本周期的電壓控制環(huán)路、電流控制環(huán)路計算，得到本周期電壓控制環(huán)路和電流控制環(huán)路的計算值； 步驟四，將本周期電流控制環(huán)路的計算值和本周期電壓控制環(huán)路的計算值比較，取較小者作為控制環(huán)路的最終輸出； 步驟五，控制環(huán)路計算結(jié)束。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法，其特征在于:所述穩(wěn)態(tài)模式的狀態(tài)為電壓環(huán)輸出小于電流環(huán)輸出，電壓環(huán)輸出作為控制環(huán)路的最終輸出，電壓環(huán)誤差很小并且在零附近波動;或者電流環(huán)輸出小于電壓環(huán)輸出，電流環(huán)輸出作為控制環(huán)路的最終輸出，電流環(huán)誤差很小并且在零附近波動。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法，其特征在于:所述步驟二中的電壓環(huán)輸出或電流環(huán)輸出即為原來控制環(huán)路的最終輸出，這兩個值是同一個值，因此不影響控制環(huán)路的正常工作。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法，其特征在于:所述數(shù)字電壓環(huán)與電流環(huán)互相跟隨的控制方法的控制方式為數(shù)字控制方式。
【文檔編號】G05F1/12GK105974983SQ201510961871
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年12月18日
【發(fā)明人】瞿鵬, 高林, 周建華, 楊曉川, 湯娟
【申請人】南京微能電子科技有限公司, 南京中港電力科技有限公司