一種用于制冷系統(tǒng)的推挽變換器的制造方法
【專利說明】-種用于制冷系統(tǒng)的推挽變換器 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種直流變流器，尤其是一種用于制冷系統(tǒng)的推挽式直流變流器。 【【背景技術(shù)】】
[000引由于開關(guān)電源相對于傳統(tǒng)線性電源具有高效率、小體積、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，越來越 廣泛的被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通訊、電力、家電、儀器和航空航天等領(lǐng)域。當(dāng)由鉛酸電池供電的開 關(guān)電源和逆變器，如何使其效率更高、體積更小和能量密度高，如今用的最多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是采 用推挽電路拓?fù)?，其特點(diǎn)是采用高頻變壓器，使開關(guān)電源體積小和功率密度高；同時此類拓 撲適合低壓和大電流的應(yīng)用場合，因此在不間斷電源和正弦波逆變器等電源系統(tǒng)前級中得 到廣泛的應(yīng)用。該類電源系統(tǒng)輸出的電壓和電流穩(wěn)定性很大程度上取決于前級輸出高壓的 穩(wěn)定性，無論是電壓單環(huán)控制還是電壓電流雙閉環(huán)控制，其基礎(chǔ)均是電壓反饋控制，輸出電 壓通過光禪反饋電路將其反饋到前端控制器中，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低了反饋的動態(tài) 性能導(dǎo)致不能精確控制（如圖1所示）。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，是針對前述【背景技術(shù)】中的缺陷和不足，提供一種新 的推挽變換器，其采樣不依賴光禪等附加采樣措施，可W降低系統(tǒng)成本，提高反饋的動態(tài)性 能進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確的PWM控制。
[0004] 輸入電源Uin可W是交直變換得到的直流電壓也可W是蓄電池、鉛酸電池等直流 電壓形式，輸入電源處設(shè)有流量控制裝置，所述流量控制裝置連接流量探測器，通過反饋 控制電路通斷；所述流量探測器可W使用現(xiàn)有任意類型的流量探測器進(jìn)行監(jiān)測，開關(guān)器件 S1、S2由PWM控制器驅(qū)動進(jìn)行開關(guān)動作，將直流電壓變換為交流方波電壓加在隔離變壓器 T的原邊，在隔離變壓器的副邊繞組只有一個二極管管壓降，隔離變壓器的原邊繞組應(yīng)數(shù)為 N1，副邊繞組應(yīng)數(shù)為N2,兩個開關(guān)器件交替導(dǎo)通，在開關(guān)器件閉合的區(qū)間內(nèi)，如當(dāng)開關(guān)器件 S1導(dǎo)通時，二極管D1承受正壓而導(dǎo)通，而D2由于反向偏置而截至，開關(guān)器件S2導(dǎo)通時，D2 導(dǎo)通，D1截至。而在開關(guān)器件閉合區(qū)間內(nèi)，儲能電感L兩端的電壓為：
[0005]
[0006] 在兩個開關(guān)器件同時關(guān)斷的時候，電感電流平均分配到隔離變壓器副邊的兩個 繞組中，此時儲能電感L兩端的電壓為：
[0007] UL=-UD-Uwt似
[000引其中，Ud為整流二極管D1、D2的電壓降，U"t為輸出電壓；
[0009] 假設(shè)與儲能電感L禪合的輔助線圈Lau的變比為a，輔助繞組的電壓為測量電壓 Udet，UL=aUdet那么，輸出電壓可W表示為
[0010] 開關(guān)管開通期間
，
[0011] 開關(guān)管關(guān)斷期間；Uwt= -Ud-QUdet;
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效包括：
[0013] 本申請的推挽變換器，通過直接檢測儲能電感L的實(shí)時電壓，并根據(jù)變壓器固有 參數(shù)、輸入電壓和開關(guān)管是否導(dǎo)通即可確定輸出電壓的變化情況。該推挽變換器采樣不依 賴光禪等附加采樣措施，可W降低系統(tǒng)成本，提高反饋的動態(tài)性能進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確的PWM控 審IJ;同時，其流量控制器可W更好地根據(jù)使用本變換器的制冷裝置的流量狀態(tài)進(jìn)行精確控 審IJ，保證制冷裝置本身的工作狀態(tài)，更好地增加功率，進(jìn)而減少能量損耗。 【【附圖說明】】
[0014] 圖1 ;現(xiàn)有推挽變換器的電路控制圖；
[001引圖2;本發(fā)明的推挽變換器電路結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖3 ;模擬電路實(shí)現(xiàn)的輸出電壓計(jì)算方式圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0017] 為使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施過程對本發(fā)明作進(jìn)一 步的詳細(xì)說明。
[0018] 由圖2可知，該推挽變換器的包括輸入電源化n，兩個開關(guān)器件S1、S2，隔離變壓器 T，整流二極管D1、D2,儲能電感L、儲能電容C和負(fù)載R，與儲能電感L禪合的輔助線圈Lau， PWM控制器和輸出電壓計(jì)算器。
[0019] 輸入電源Uin可W是交直變換得到的直流電壓也可W是蓄電池、鉛酸電池等直流 電壓形式，開關(guān)器件S1、S2由PWM控制器驅(qū)動進(jìn)行開關(guān)動作，將直流電壓變換為交流方波電 壓加在隔離變壓器T的原邊，在隔離變壓器的副邊繞組只有一個二極管管壓降，隔離變壓 器的原邊繞組應(yīng)數(shù)為N1，副邊繞組應(yīng)數(shù)為N2,兩個開關(guān)管交替導(dǎo)通，在開關(guān)元件閉合的區(qū) 間內(nèi)，如當(dāng)開關(guān)管S1導(dǎo)通時，二極管D1承受正壓而導(dǎo)通，而D2由于反向偏置而截至，開關(guān) 管S2導(dǎo)通時，D2導(dǎo)通，D1截至。而在開關(guān)元件閉合區(qū)間內(nèi)，根據(jù)基爾霍夫電壓定律可W確 定儲能電感L兩端的電壓為：
[0020]
[0021] 在兩個開關(guān)管同時關(guān)斷的時候，電感電流平均分配到隔離變壓器副邊的兩個繞 組中，此時儲能電感L兩端的電壓為：
[002引UL=-UD-U0ut似
[002引其中，Ud為整流二極管D1、D2的電壓降，U"t為輸出電壓；
[0024] 假設(shè)與儲能電感L禪合的輔助線圈Lau的變比為a，輔助繞組的電壓為測量電壓 Udet，則，Ul=aUdet，那么，輸出電壓可推導(dǎo)為：
[0025] 開關(guān)管開通期間
[0026] 開關(guān)管關(guān)斷期間；Uwt= -U廠aUdet;
[0027] 因此，通過直接檢測儲能電感L的實(shí)時電壓，并根據(jù)變壓器固有參數(shù)、輸入電壓和 開關(guān)管是否導(dǎo)通即可確定輸出電壓的變化情況。
[002引輸入電源處設(shè)有流量控制裝置，所述流量控制裝置連接流量探測器，通過反饋控 制電路通斷；所述流量探測器可W使用現(xiàn)有任意類型的流量探測器進(jìn)行監(jiān)測。
[0029] 而上述關(guān)系可W直接在PWM控制器中利用現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字編程實(shí)現(xiàn)，也可W通 過模擬電路的方式實(shí)現(xiàn)，如使用減法器、加法器；在使用模擬電路時候，減法器是否使用 ^巧?？蒞由一個單刀雙擲開關(guān)來進(jìn)行控制，單刀雙擲開關(guān)的控制與開關(guān)管的控制脈沖相 同，在開關(guān)管導(dǎo)通期間使用該電平，在開關(guān)管截至期間減法器的正輸入端直接接地，如圖3 所示。由于計(jì)算得出的U"t將含有高次諧波，通過低通濾波器將高次諧波濾除后，即可得到 實(shí)時準(zhǔn)確的輸出電壓，再送入PWM控制器中進(jìn)行常規(guī)的PWM驅(qū)動控制，可W實(shí)現(xiàn)電壓閉環(huán)控 制或者電壓電流雙閉環(huán)控制。
[0030] 采樣帶上述控制器的推挽變換器，其采樣不依賴光禪等附加采樣措施，可W降低 系統(tǒng)成本，提高反饋的動態(tài)性能進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確的PWM控制。
[0031] 最后應(yīng)當(dāng)說明的是；W上實(shí)施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡 管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；依然 可W對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何 修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于制冷系統(tǒng)的推挽變換器，其特征在于：包括輸入電源Uin，兩個開關(guān)器件 S1、S2,隔離變壓器T，整流二極管D1、D2,儲能電感L、儲能電容C和負(fù)載R，與儲能電感L耦 合的輔助線圈Lau，PWM控制器和輸出電壓計(jì)算器，開關(guān)器件Sl、S2由PWM控制器驅(qū)動進(jìn)行 開關(guān)動作，將輸入電源的直流電壓變換為交流方波電壓加在隔離變壓器T的原邊，在隔離 變壓器的副邊繞組只有一個二極管管壓降，兩個開關(guān)器件交替導(dǎo)通，在開關(guān)元件閉合的區(qū) 間內(nèi)，當(dāng)開關(guān)管S1導(dǎo)通時，二極管D1承受正壓而導(dǎo)通，而二極管D2由于反向偏置而截至， 當(dāng)開關(guān)管S2導(dǎo)通時，二極管D2導(dǎo)通，二極管D1截至；輸出電壓計(jì)算器根據(jù)輔助線圈Lau 的測量電壓Udet、隔離變壓器T的原邊繞組匝數(shù)N1、副邊繞組匝數(shù)N2、輸入電壓Uin、二極管 D1、D2管壓降、開關(guān)器件導(dǎo)通時間以及儲能電感L耦合的輔助線圈Lau的變比a來確定輸 出電壓的實(shí)時輸出值Uout，PWM控制器根據(jù)該實(shí)時輸出值產(chǎn)生PWM驅(qū)動信號來控制開關(guān)器 件S1、S2的導(dǎo)通或關(guān)斷； 所述輸入電源處設(shè)有流量控制裝置，所述流量控制裝置連接流量探測器，通過反饋控 制電路通斷。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制冷系統(tǒng)的推挽變換器，其特征在于：所述實(shí)時輸出值 Uout的計(jì)算公式為： 開關(guān)管開通期間：開關(guān)管關(guān)斷期間：Uwt= -UD_aUdet; 其中，UD為二極管D1、D2的管壓降，U為輔助線圈Lau的測量電壓。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于制冷系統(tǒng)的推挽變換器，其特征在于：所述實(shí)時輸出值 Uout的計(jì)算為數(shù)字編程實(shí)現(xiàn)或者通過模擬電路的方式實(shí)現(xiàn)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制冷系統(tǒng)的推挽變換器，其特征在于：該通過模擬電路 實(shí)現(xiàn)實(shí)時輸出值Uout的計(jì)算中，模擬電路為減法器，減法器的其中一個輸入采用單刀雙擲 來實(shí)現(xiàn)與參考地之間的切換，其切換頻率與開關(guān)器件的導(dǎo)通頻率一致。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制冷系統(tǒng)的推挽變換器，其特征在于：所述實(shí)時輸出值 Uout的經(jīng)計(jì)算后通過低通濾波器將高次諧波濾除，將濾波后的電壓發(fā)送至PWM控制器。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制冷系統(tǒng)的推挽變換器，其特征在于：流量探測器可以 使用現(xiàn)有任意類型的流量探測器進(jìn)行監(jiān)測。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種用于制冷系統(tǒng)的推挽變換器，包括輸入電源Uin，兩個開關(guān)器件S1、S2，隔離變壓器T，整流二極管D1、D2，儲能電感L、儲能電容C和負(fù)載R，與儲能電感L耦合的輔助線圈Lau，PWM控制器和輸出電壓計(jì)算器，輸出電壓計(jì)算器根據(jù)輔助線圈Lau的測量電壓Udet、隔離變壓器T的原邊繞組匝數(shù)N1、副邊繞組匝數(shù)N2、輸入電壓Uin、二極管D1、D2管壓降、開關(guān)器件導(dǎo)通時間以及儲能電感L耦合的輔助線圈Lau的變比α來確定輸出電壓的實(shí)時輸出值Uout，PWM控制器根據(jù)該實(shí)時輸出值產(chǎn)生PWM驅(qū)動信號來控制開關(guān)器件S1、S2的導(dǎo)通或關(guān)斷輸入電源處設(shè)有流量控制裝置，流量控制裝置連接流量探測器，通過反饋控制電路通斷；流量探測器可以使用現(xiàn)有任意類型的流量探測器進(jìn)行監(jiān)測。
【IPC分類】H02M3/337
【公開號】CN104917395
【申請?zhí)枴緾N201510279151
【發(fā)明人】金濤
【申請人】襄陽精圣科技信息咨詢有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月27日