CN101728942B - 具纹波抑制的直流/直流电能转换器的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器控制方法及其装置，其利用一电压检测单元检出一直流/直流电能转换器的输出电压，该检出的输出电压再分别输送至一输入纹波电压抑制电路及一输出稳压控制电路以分别计算出一交流控制信号及一直流控制信号，将该交流控制信号及直流控制信号相加以得到一控制信号，最后将该控制信号输送至一脉宽调制电路作为调变信号以得到该直流/直流电能转换器的一功率开关元件的驱动信号，进而抑制该直流/直流电能转换器输出电压纹波所引起的输入直流电压纹波，并使该直流/直流电能转换器输出一具有稳定平均值的输出电压。

Description

具纹波抑制的直流/直流电能转换器的控制方法及装置

技术领域

本发明关于一种电压纹波抑制方法，特别是关于一种用于直流/直流电能转换器的输入直流电压纹波抑制方法及其装置。 

背景技术

由于世界各国的温室气体的排放量受到京都议订书的限制，且石化能源成本渐趋昂贵，而再生能源成本则日益降低，致使具有低污染、低温室气体排放等特性的再生能源发电技术逐渐受到全世界重视。其中，又以较具有发展性及前瞻性的风能、太阳能及燃料电池等再生能源发电技术较受瞩目。 

请参照图1所示，其绘示一电能转换系统连接于一直流输入电压源及一交流配电系统或一交流负载端之间的电路架构示意图。一般而言，该直流输入电压源的电能来源可为风能、太阳能或燃料电池，若该直流输入电压源的电能来源为风能时，必须先经一整流器转换成一直流电能，由于风能及太阳能电池的输出直流电压均易于受到环境因素影响(例如：风量强度或日照强度)，而燃料电池的输出直流电压则会受到负载大小变化及氢气和空气压力与流量的变化影响，导致此等再生能源所产生的直流电压变动范围大，且又由于一般小型再生能源发电系统的容量较低而使其输出电压较低，因此前述的再生能源均必须经过该电能转换系统进行处理，方可将再生能源发电系统所产生的电能转换为有效且稳定的交流电后并入该配电系统中。 

请再参照图1所示，该电能转换系统包含一DC/DC(直流/直流)电能转换器91、一DC/AC(直流/交流)电能转换器92及一直流电容93。该DC/DC电能转换器91是将该直流输入电压源所产生的变动直流输入电压转换为一具稳定平均电压的直流电能输出，且该DC/DC电能转换器 91较佳采用升压型架构，以便将该直流输入电压源所产生的较低的直流电压稳定在符合该DC/AC电能转换器92所需的一较高的直流电压；该DC/AC电能转换器92是将该DC/DC电能转换器91所输出的具较高直流电压的直流电转换为一高品质的交流电，并输出至该交流配电系统或该交流负载；而该直流电容93是并联连接于该DC/DC电能转换器91及DC/AC电能转换器92之间，以作为一电能缓冲器。借此，该DC/AC电能转换器92即可产生与该交流配电系统的电压同相位的一交流电流并汇入该交流配电系统的电力馈线中，以提供一有功送至该配电系统，或该DC/AC电能转换器92可产生一弦波电压供给该交流负载。然而，不论该DC/AC电能转换器92的输出连接至该交流配电系统还是该交流负载，其输出电力除了含有一有功功率外，还包含一交流瞬时功率，若该DC/AC电能转换器92的输出连接至该交流配电系统时，该交流瞬时功率为该交流配电系统电压的基本波频率的两倍，且该交流瞬时功率将经由该DC/AC电能转换器92在该直流电容93上产生一两倍基本波频率的纹波电压成份，若该DC/AC电能转换器92的输出连接至该交流负载时，该交流瞬时功率由该交流负载决定，为该DC/AC电能转换器92输出电压频率的整数倍，因此将在该直流电容93上产生一整数倍输出电压频率的纹波电压成份。 

承上所述，若该DC/DC电能转换器91仅作为平均输出电压的控制，则该直流电容93上的该纹波电压成份将经该DC/DC电能转换器91传至该直流输入电压源。当该直流输入电压源的电能来源为一太阳能或风能时，该纹波电压将使该直流输入电压源所产生的直流输入电压产生振荡现象，导致该直流输入电压无法稳定的维持在最佳电压操作点，因而降低该太阳能或风能发电系统的有效输出功率；换言之，该纹波电压将使该直流输入电压源的使用效率变差。而当该直流输入电压源的电能来源 为一燃料电池且该纹波电压出现在该直流输入电压源时，将造成该燃料电池输出一具纹波的功率，若欲维持该燃料电池的平均输出功率，便必须增加该燃料电池的容量，使其满足输出纹波功率的峰值，因而造成初期建构成本较为昂贵。此外，该纹波功率也会影响该燃料电池堆的使用寿命；也就是说，若该纹波功率越大，则燃料电池堆的寿命将会更容易被减少。 

为抑制上述的该DC/AC电能转换器92所引入的纹波电压，一般是借助下述二种现有方式进行改善。该二种现有方式之一为公开于国际电机电子工程师协会(IEEE)2006年的电信能源会议(TelecommunicationsEnergy Conference)的论文，其标题为“Active Filtering of Input RippleCurrent to Obtain Efficient and Reliable Power from Fuel Cell Sources”。如前所述，由于该DC/AC电能转换器92连接至一交流配电系统，在该直流电容93上将产生一两倍基本波频率的纹波电压成份，而该纹波电压成份会通过该DC/DC电能转换器91传至该直流输入电压源。如图2所示，该现有方式将一直流有源滤波器94并联于该DC/AC电能转换器92的直流侧，并利用该直流有源滤波器94产生一两倍基本波频率的电流注入该DC/DC电能转换器91的输入侧，以抵消由该DC/AC电能转换器92所产生两倍基本波频率的瞬时功率，通过该直流电容93及该DC/DC电能转换器91传至该直流输入电压源的纹波电压，借此抑制该纹波电压进入该直流输入电压源。然而，若利用该直流有源滤波器94进行纹波电压抑制，则势必增加设置该直流有源滤波器94的硬件成本。 

第二种现有方式为公开于国际电机电子工程师协会的电力电子期刊(IEEE Transactions on Power Electronics，vol.22，no.4，July2007)的论文，其标题为“Low Frequency Current Ripple Reduction Technique WithActive Control in a Fuel Cell Power System With Inverter Load”，此种现有 方式为改善该DC/DC电能转换器91的控制装置。为实现此种控制方法，该DC/DC电能转换器91必须采用电流反馈控制取代平均电压控制，以提升该DC/DC电能转换器91的响应速度，进而抑制该纹波电压进入该直流输入电压源。其中，该电流反馈控制必须利用一电流检出器检出该DC/DC电能转换器91的输入电流作反馈以完成闭回路控制，以便控制该DC/DC电能转换器91的输入电流为一直流电流以阻隔该DC/AC电能转换器92所产生的该纹波电压，避免该纹波电压进入到该直流输入电压源。然而，为了达到直流平均输出电压的稳压效果，该DC/DC电能转换器91仍需另具有一平均电压控制电路以完成稳压的功能。因此，该DC/DC电能转换器91的控制电路必须以该平均电压控制电路作为外回路，并辅助以该电流反馈控制电路作为内回路，方可达到抑制纹波电压同时稳定输出平均电压的功能，导致该DC/DC电能转换器91的控制电路的复杂度大幅提高，且也因必须使用该额外的电流检测器而增加成本。基于上述原因，有必要进一步改良上述的现有直流/直流电能转换器的输入直流电压纹波抑制方法及其装置。 

发明内容

本发明的主要目的是提供一种具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器控制方法及其装置，用以有效抑制产生于直流输入电压源的电压纹波。 

本发明的次要目的是提供一种具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器控制方法及其装置，用以达成降低直流/直流电能转换器的控制电路的复杂度的功效。 

本发明的另一目的是提供一种具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器控制方法及其装置，用以减少直流/直流电能转换器的控制电路的制造成本的功效。

为达到前述发明目的，本发明所运用的技术手段包含：一具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器控制方法及其装置，其包含一直流/直流电能转换器及一控制电路，该直流/直流电能转换器具有一功率开关元件，而该控制电路具有一电压检测单元、一输入纹波电压抑制电路、一输出稳压控制电路、一加法器及一脉宽调制电路。该电压检测单元检出该直流/直流电能转换器的输出电压；该输入纹波电压抑制电路以检出的该输出电压计算并输出一交流控制信号；该输出稳压控制电路则以检出的该输出电压计算并输出一直流控制信号；该加法器用以将该交流控制信号与该直流控制信号相加而得到一控制信号，而该脉宽调制电路则以相加该交流控制信号与该直流控制信号所得到的该控制信号作为调变信号产生一脉宽调制信号输出以控制该功率开关元件。其中，该控制电路所需要由该直流/直流电能转换器检出的信号仅为该输出电压。 

承上所述，本发明借助该技术手段所能达到的功效详述如下： 

1.于具DC/DC电能转换器及DC/AC电能转换器的再生能源发电系统中，如该DC/DC电能转换器的直流输入电压源的电能来源为太阳能或风能时，抑制该DC/AC电能转换器所引入的纹波电压进入该再生能源直流输出端，可以提高再生能源的发电量及发电效率，若再生能源为燃料电池时，因抑制燃料电池输出的纹波电压，除了提高燃料电池的发电量及发电效率外，并且可以延长燃料电池的使用寿命，及降低运转成本。 

2.本发明的控制方法为只需借助检出的该直流/直流电能转换器的输出电压作控制，即可达到有效抑制该直流/直流电能转换器的输入端电压纹波的功能，不需额外使用电流检出器，因此可以降低成本。 

借此，本发明的具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器控制方法及其装置可改善现有的直流/直流电能转换器的控制电路的复杂度及制造成本较高等缺点。 

附图说明

图1：现有电能转换系统的电路示意图。 

图2：现有电压纹波抑制方法的电路示意图。 

图3：本发明较佳实施例的直流/直流电能转换器的电压纹波抑制方法的电路示意图。 

图4：本发明较佳实施例的直流/直流电能转换器的电压纹波抑制方法的DC/DC控制电路的控制架构示意图。 

图5：本发明较佳实施例的直流/直流电能转换器的电压纹波抑制方法的DC/AC控制电路的控制架构示意图。 

图6：本发明较佳实施例的直流/直流电能转换器的电压纹波抑制方法的另一DC/AC控制电路的控制架构示意图。 

主要元件符号说明： 

1直流输入电压源     2DC/DC电能转换器       21电感器 

22二极管            23功率开关元件         3电能缓冲器 

4DC/AC电能转换器    41电力电子开关组       5DC/DC控制电路 

51电压检测单元      52输入纹波电压抑制电路 521带通滤波器 

522除法器           523第一减法器          524乘法器 

53输出稳压控制电路  531第二减法器          532第三减法器 

533PI控制器         54加法器               55PWM电路 

6DC/AC控制电路      60DC/AC控制电路        601电压检测单元 

602参考电流计算电路 603电流检测单元        604减法器 

605电流控制器       606PWM电路             61DC/AC控制电路 

611参考电压计算电路 612电压检测单元        613减法器 

614电压控制器       615PWM电路             91DC/DC电能转换器 

92DC/AC电能转换器   93直流电容             94直流有源滤波器

具体实施方式

为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下： 

请参照图3所示，本发明较佳实施例的具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器控制方法较佳运用于一具DC/DC电能转换器及DC/AC电能转换器的再生能源发电系统中。在此一架构中，一直流输入电压源1通过一DC/DC(直流/直流)电能转换器2、一电能缓冲器3及一DC/AC(直流/交流)电能转换器4而与一交流配电系统或一交流负载连接，以便该直流输入电压源1所产生的电能转换为一有效且稳定的电能后输入至该交流配电系统或供应该交流负载使用。该直流输入电压源1可选择使用风能、太阳能或燃料电池，若该直流输入电压源1的电能来源为一风能时，必须先经一整流器将其转换成一直流电能，只是无论该直流输入电压源1的电能来源为风能、太阳能或燃料电池，该电能来源的输出均为一电压变动范围大的直流电能；该DC/DC电能转换器2较佳采用升压型架构，以便将该直流输入电压源1所产生的会变动的较低电压升压至一稳定的较高电压；该电能缓冲器3是提供该DC/DC电能转换器2及该DC/AC电能转换器4之间的电能缓冲功能，该电能缓冲器3分别与该DC/DC电能转换器2的输出端及DC/AC电能转换器4的输入端并联，且该电能缓冲器3可为一流直电容器或一蓄电池；而该DC/AC电能转换器4则将该DC/DC电能转换器2所输出的较高电压的直流电能转换成与该交流配电系统同相位的电流，以输入该交流配电系统，或该DC/AC电能转换器4可产生一弦波电压供给该交流负载。其中，该DC/DC电能转换器2可选择为各种具有DC/DC电能转换功能的电路结构，且该DC/AC电能转换器4也可选择为各种具有DC/AC电能转换功能的电路结构。

请再参照图3所示，本发明较佳实施例的DC/DC电能转换器2选择为具有一电感器21、一二极管22及一功率开关元件23的电路结构。该电感器21及该二极管22串联连接于该DC/DC电能转换器2的一输入端及一输出端之间；该功率开关元件23的一端连接于该电感器21与该二极管22相接处，而其另一端则连接于该DC/DC电能转换器2的另一输入端及另一输出端。其中，该DC/DC电能转换器2的二输入端与该直流输入电压源1连接，而该DC/DC电能转换器2的二输出端则与该电能缓冲器3及该DC/AC电能转换器4连接。根据上述该DC/DC电能转换器2的电路结构，在连续电流模式下，DC/DC电能转换器2的输出电压对输入电压的转换函数如下： 

$\frac{v_{\mathrm{dc}}}{v_{\mathrm{in}}}=\frac{1}{1-D}---\left(1\right)$

其中，V_in表示该DC/DC电能转换器2的输入电压；V_dc表示该DC/DC电能转换器2的输出电压；而D则表示该DC/DC电能转换器2的该功率开关元件23切换的占空比。由(1)式，可另将该DC/DC电能转换器2的输入电压表示为： 

v_in＝v_dc(1-D)                               (2) 

又，以小信号分析的观点可进一步定义该DC/DC电能转换器2的输入电压Vin、输出电压Vdc及占空比D为： 

$v_{\mathrm{in}}={\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{in}}+{\tilde{v}}_{\mathrm{in}}---\left(3\right)$

$v_{\mathrm{dc}}={\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{dc}}+{\tilde{v}}_{\mathrm{dc}}---\left(4\right)$

$D=\stackrel{\‾}{D}+\tilde{D}---\left(5\right)$

其中，v_in表示该DC/DC电能转换器2的输入电压的直流成份；

表示该DC/DC电能转换器2的输入电压的交流成份；v_dc表示该DC/DC 电能转换器2的输出电压直流成份；

表示该DC/DC电能转换器2的输出电压交流成份；D表示占空比直流成份；

表示占空比交流成份。借此，由(2)、(3)、(4)及(5)式，在连续电流模式且考虑小信号分析的情况下，可获得： 

${\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{in}}+{\tilde{v}}_{\mathrm{in}}=[1-(\stackrel{\‾}{D}+\tilde{D})]({\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{dc}}+{\tilde{v}}_{\mathrm{dc}})---\left(6\right)$

进而推得： 

${\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{in}}+{\tilde{v}}_{\mathrm{in}}=(1-\stackrel{\‾}{D}){\stackrel{\‾}{v}}_{\mathrm{dc}}+(1-\stackrel{\‾}{D}){\tilde{v}}_{\mathrm{dc}}-{\tilde{D}v}_{\mathrm{dc}}---\left(7\right)$

另，在直流稳态下，该DC/DC电能转换器2的输入电压直流成份v_in，其可表示为： 

v_in＝(1-D)v_dc                         (8) 

故，由(7)式减去(8)式即可获得该DC/DC电能转换器2的输入纹波电压(即该DC/DC电能转换器2输入电压的交流成份

)为： 

${\tilde{v}}_{\mathrm{in}}=(1-\stackrel{\‾}{D}){\tilde{v}}_{\mathrm{dc}}-{\tilde{D}v}_{\mathrm{dc}}---\left(9\right)$

其中，为消除由该DC/DC电能转换器2的输出电压的交流成分

回传至该DC/DC电能转换器2的输入端，因此令该DC/DC电能转换器2输入电压的交流成份  ${\tilde{v}}_{\mathrm{in}}=0$ ，并且重新整理(9)式，即可获得令该DC/DC电能转换器2输入电压的交流成份  ${\tilde{v}}_{\mathrm{in}}=0$ 的占空比的交流成份

为： 

$\tilde{D}=(1-\stackrel{\‾}{D})\frac{{\tilde{V}}_{\mathrm{dc}}}{v_{\mathrm{dc}}}---\left(10\right)$

综上所述，由该占空比的直流成份D、输入电压的直流成份及输出电压的直流成份v_in所构成的(8)式可得知：借助控制该占空比直流成份D，即可控制该DC/DC电能转换器2在不同的直流输入电压源1的直 流输出电压下输出一固定的直流输出电压。此外，由该占空比的交流成份

及直流成份D、该输出电压的交流成份

及该输出电压Vdc所构成的(10)式更可得知：若控制占空比的交流成份满足(10)式，即可使该DC/DC电能转换器2的输入电压的交流成份(即纹波电压)趋近于零，从而抑制该DC/DC电能转换器2的输出端的纹波电压回传至该DC/DC电能转换器2的输入端而影响该直流输入电压源1的操作。 

请参照图3及图4所示，本发明较佳实施例的DC/DC电能转换器2借助一DC/DC控制电路5产生该功率开关元件23的控制信号，以便达到抑制该直流输入电压源1的纹波电压的目的。如图4所示，该DC/DC控制电路5包含一电压检测单元51、一输入纹波电压抑制电路52、一输出稳压控制电路53、一加法器54及一PWM(脉宽调制)电路55。其中，该电压检测单元51检出该DC/DC电能转换器2的输出电压V_dc；该输入纹波电压抑制电路52产生一交流控制信号以控制该占空比交流成份进而抑制该DC/DC电能转换器2在该直流输入电压源1的输出端产生纹波电压；该输出稳压控制电路53产生一直流控制信号以供控制该占空比直流成份D，以便该DC/DC电能转换器2产生一固定的直流平均输出电压至该DC/AC电能转换器4；该加法器54用以将该交流控制信号与该直流控制信号相加而得到一控制信号；而该PWM电路55则以该控制信号作为调变信号以产生一脉宽调制信号输出以控制该该功率开关元件23。 

更详言之，如图4所示，该输入纹波电压抑制电路52包含一带通滤波器521、一除法器522、一第一减法器523及一乘法器524，其中该带通滤波器521的输入端连接该电压检测单元51的输出端，该带通滤波器521的输出为该输出电压的交流成份

，且该电压检测单元51及该带通滤波器521的输出端分别连接至该除法器522的二输入端；该第一减法 器523的二输入端分别连接一单位信号及该输出稳压控制电路53的输出端；而该乘法器524的二输入端则分别连接该除法器522及该第一减法器523的输出端，该乘法器524的输出即为该输入纹波电压抑制电路52所输出的交流控制信号。此外，该输出稳压控制电路53则包含一第二减法器531、一第三减法器532及一PI(比例积分)控制器533，其中该第二减法器531的二输入端分别连接该电压检测单元51的输出端及该带通滤波器521的输出端，该第二减法器531的输出为该输出电压的直流成份v_dc；该第三减法器532的二输入端则分别连接该第二减法器531的输出端及一设定电压以便产生一误差信号，其中该设定电压为该DC/DC电能转换器2的输出电压直流成份v_dc所欲跟随的目标电压；该第三减法器532输出的误差信号再送至该PI控制器533，该PI控制器533的输出端即为该输出稳压控制电路53所输出的直流控制信号。 

最后，该输出稳压控制电路53所输出的直流控制信号及该输入纹波电压抑制电路52所输出的交流控制信号再送至该加法器54相加而得到该控制信号，该PWM电路55则以该控制信号作为调变信号以产生该脉宽调制信号输出以控制该功率开关元件23。 

由本发明较佳实施例的DC/DC控制电路5可知本发明的DC/DC电能转换器2的控制方法只需借助检出该DC/DC电能转换器2的输出电压Vdc作控制，即达到有效抑制该直流输入电压源1的输出端的电压纹波的功能。相较于必须使用一电压反馈控制电路作为一外回路，并以一电流反馈控制电路作为一内回路的现有控制方法而言，本发明的DC/DC电能转换器的电压纹波抑制方法不仅可有效简化控制电路，且不需使用电流检出器，可进一步降低制造成本。 

请参照图3所示，该DC/AC电能转换器4具有一电力电子开关组41及一DC/AC控制电路6，图3中该电力电子开关组41为全桥式架构，该 电力电子开关组41也可改为半桥式架构，该电力电子开关组41的二直流端点分别与该DC/DC电能转换器2的二输出端连接，而该电力电子开关组41的二交流端点则与该交流配电系统连接。借此，该DC/AC电能转换器4受该DC/AC控制电路6控制以将该DC/DC电能转换器2所输出的直流电能转换成一高品质的交流电流输入该交流配电系统。 

请参照图5及图6所示，其分别表示本发明较佳实施例的DC/AC控制电路6应用于连接至该交流配电系统，及连接至该交流负载时的二种DC/AC控制电路60、61。更详言之，当本发明较佳实施例应用于输出连接至该交流配电系统时，该DC/AC电能转换器4的DC/AC控制电路60的控制模块如图5所示。该DC/AC控制电路60利用一电压检测单元601检出该交流配电系统的电压，该电压检测单元601的输出与一振幅信号送至一参考电流计算电路602，该参考电流计算电路602产生一与该交流配电系统的电压同相位的弦波信号作为参考电流信号，该DC/AC控制电路6再利用一电流检测单元603检出该DC/AC电能转换器4的输出电流，并将该电流检测单元603与该参考电流计算电路602的输出送至一减法器604相减而产生一误差信号，再将该减法器604的输出送至一电流控制器605，并将该电流控制器605的输出送至一PWM(脉宽调制)电路606以产生一组PWM信号，该组PWM信号连接至该电力电子开关组41的各功率开关元件以控制其导通/截止的状态。若该直流输入电压源1的电能来源为太阳能或风力时，则该振幅信号可由一最大功率追踪电路产生，以使该太阳能发电系统操作在最大功率点；而若该直流输入电压源1选用一燃料电池发电系统，则该振幅信号可由一燃料控制电路产生，以使该燃料电池发电系统能依燃料流量来产生最佳操作运转点，以输出功率。 

请再参照图3所示，该DC/AC电能转换器4具有该电力电子开关组41及该DC/AC控制电路6。图3中所示的电力电子开关组41为全桥式 架构，不过该电力电子开关组41也可改为半桥式架构。该电力电子开关组41的二直流端点分别与该DC/DC电能转换器2的二输出端连接，而该电力电子开关组41的二交流端点则与该交流负载连接。借此，该DC/AC电能转换器4受该DC/AC控制电路6控制以将该DC/DC电能转换器2所输出的直流电能转换成一高品质的交流电压供应给该交流负载。请再参照图6所示，其为本发明较佳实施例应用于输出连接至该交流负载时，该DC/AC电能转换器4的DC/AC控制电路61的控制模块。该DC/AC控制电路61利用一参考电压计算电路611计算一参考电压信号，再利用一电压检测单元612检出该DC/AC电能转换器4的输出电压，并将该电压检测单元612与该参考电压计算电路611的输出送至一减法器613相减而产生一误差信号，再将该减法器613的输出送至一电压控制器614，并将该电压控制器614的输出送至一PWM(脉宽调制)电路615以产生一组PWM信号，该组PWM信号连接至电力电子开关组41的各功率开关元件以控制其导通/截止的状态，并进而控制该DC/AC电能转换器4产生一高品质的交流电压供应给该交流负载。 

如上所述，相较于现有电压纹波抑制方法存在增加设置该直流有源滤波器94的硬件成本，或者增加该DC/DC电能转换器91的控制电路的复杂度，并因必须使用额外的电流检出器而增加成本等缺点，图4所绘示的本发明较佳实施例该DC/DC控制电路5仅需利用该电压检测单元51检出该DC/DC电能转换器2的输出电压Vdc，即可借助该输入纹波电压抑制电路52及输出稳压控制电路53以运算方式得到该DC/DC电能转换器2的功率开关元件23的控制信号。利用本发明的电压纹波抑制方法不仅可有效抑制该DC/DC电能转换器2在该直流输入电压源1的输出端的纹波电压，并同时简化控制电路，且也不需使用电流检出器，可进一步降低制造成本，同时，增加该电能缓冲器3的寿命及储能效率。

Claims (11)

1.一种具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器装置，其特征在于，包含：一个直流/直流电能转换器，该直流/直流电能转换器具有一个功率开关元件；及

一个控制电路，该控制电路具有一个电压检测单元、一个输入纹波电压抑制电路、一个输出稳压控制电路、一个加法器及一个脉宽调制电路，该电压检测单元检出该直流/直流电能转换器的输出电压，该输入纹波电压抑制电路以该输出电压做计算并输出一个交流控制信号，以控制该直流/直流电能转换器的占空比的交流成份，而该输出稳压控制电路则以该输出电压做计算并输出一个直流控制信号，以控制该直流/直流电能转换器的占空比的直流成份，该加法器用以将该交流控制信号与该直流控制信号相加而得到一个控制信号，该脉宽调制电路则以相加该交流控制信号与该直流控制信号所得到的该控制信号作为调变信号，以产生一个脉宽调制信号并输出至该功率开关元件；

其中，该控制电路所需要由该直流/直流电能转换器提供的信号仅为该检出的输出电压。

2.根据权利要求1所述的具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器装置，其特征在于：该直流/直流电能转换器另具有一个电感器及一个二极管，该电感器及二极管串联连接于该直流/直流电能转换器的一个输入端及一个输出端之间，且该功率开关元件的一端连接于该电感器及二极管的相接处，而该功率开关元件的另一端则连接于该直流/直流电能转换器的另一个输入端及另一个输出端。

3.根据权利要求2所述的具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器装置，其特征在于，该输入纹波电压抑制电路包含一个带通滤波器、一个除法器、一个第一减法器及一个乘法器，其中该带通滤波器的输入端连接该电压检测单元的输出端，且该电压检测单元及该带通滤波 器的输出端分别连接至该除法器的二个输入端；该第一减法器的二个输入端分别连接一个单位信号及该输出稳压控制电路的输出端；而该乘法器的二个输入端则分别连接该除法器及第一减法器的输出端，且该乘法器的输出端即为该输入纹波电压抑制电路的输出端。

4.根据权利要求3所述的具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器装置，其特征在于：该输出稳压控制电路包含一个第二减法器、一个第三减法器及一个比例积分控制器，该第二减法器的二个输入端分别连接该电压检测单元的输出端及该带通滤波器的输出端；该第三减法器的二个输入端则分别连接该第二减法器的输出端及一个设定电压；该比例积分控制器的输入端连接该第三减法器的输出端，且该比例积分控制器的输出端即为该输出稳压控制电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器装置，其特征在于：该设定电压为该直流/直流电能转换器的平均输出电压的所欲跟随的目标电压。

6.根据权利要求1所述的具输入直流电压纹波抑制的直流/直流电能转换器装置，其特征在于：该直流/直流电能转换器于其输出端并联一个电能缓冲器，该电能缓冲器为一个流直电容器或一个蓄电池。

7.一种直流/直流电能转换器的电压纹波抑制方法，通过一个控制电路控制一个直流/直流电能转换器的功率开关元件，其特征在于，该电压纹波抑制方法包含：

该控制电路仅以一个电压检测单元检出该直流/直流电能转换器的输出电压；

该控制电路利用该输出电压以一个输出稳压控制电路及一个输入纹波电压抑制电路分别计算获得一个直流控制信号及一个交流控制信号，该直流控制信号及交流控制信号分别控制该直流/直流电能转换器的占空比的直流成份及交流成份；

将该直流控制信号及该交流控制信号相加后，输入至该控制电路的一个脉宽调制电路以产生一个脉宽调制信号；

将该脉宽调制信号送至该功率开关元件以控制该功率开关元件。

8.根据权利要求7所述的直流/直流电能转换器的电压纹波抑制方法，其特征在于：该直流/直流电能转换器由一个电感器、一个二极管及该功率开关元件构成，该电感器及二极管串联连接于该直流/直流电能转换器的一个输入端及一个输出端之间，且该功率开关元件的一端连接于该电感器及二极管的相接处，而该功率开关元件的另一端则连接于该直流/直流电能转换器的另一个输入端及另一个输出端。

9.根据权利要求8所述的直流/直流电能转换器的电压纹波抑制方法，其特征在于：以该输入纹波电压抑制电路计算该交流控制信号时，首先将该电压检测单元所检出的输出电压送至一个带通滤波器，再将该输出电压及该带通滤波器的输出信号送至一个除法器相除，并另将一个单位信号及该输出稳压控制电路的输出信号输入一个第一减法器相减，随后将该除法器及第一减法器的输出信号同时输入一个乘法器相乘，即得到该输入纹波电压抑制电路的输出信号。

10.根据权利要求8所述的直流/直流电能转换器的电压纹波抑制方法，其特征在于：以该输出稳压控制电路计算该直流控制信号时，将该输出电压与该带通滤波器的输出信号送至一个第二减法器相减，再将一个设定电压及该第二减法器的输出信号输入一个第三减法器进行相减产生一个误差信号，该第三减法器输出的误差信号再经过一个比例积分控制器运算得到该输出稳压控制电路的输出信号。

11.根据权利要求10所述的直流/直流电能转换器的电压纹波抑制方法，其特征在于：该设定电压为该直流/直流电能转换器的平均输出电压的直流成份所欲跟随的目标电压。

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