CN104777345B - 用于叠层控制电源的电流检测电路、反馈控制电路及电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电源控制领域，特别涉及一种用于叠层控制电源的电流检测电路、反馈控制电路及电源。所述叠层控制电源中变压器具有2个以上并联设置的抽头，每路抽头支路中均设置有调压器，并联设置的各路抽头支路的共同输出端设置有总电路电流检测装置；所述电流检测电路包括支路电流计算模块，任意相邻的两个抽头支路中，仅有一个抽头支路设置有支路电流检测装置；所述支路电流检测装置和总电路电流检测装置均与支路电流计算模块连接；所述支路电流计算模块用于计算各个抽头支路中的电流。由于采用了每间隔一个支路才设置一个电流检测装置的方式，使得电流检测电路大幅减少了电流检测器件的使用。

Description

用于叠层控制电源的电流检测电路、反馈控制电路及电源

技术领域

本发明涉及电源控制领域，特别涉及一种用于叠层控制电源的电流检测电路、反馈控制电路及电源。

背景技术

目前，大功率宽电压范围电源多采用叠层控制方式，叠层控制电源的控制原理为：叠层控制电源由变压器及反馈控制电路组成，其变压器包含并联设置的多个抽头支路(本文中提到的抽头支路、支路均表示同一技术概念)，各抽头支路中均设置有调压器；反馈控制电路包含电流检测电路，电流检测电路由变压器各个抽头支路中设置的支路电流检测装置及各抽头支路的总输出端设置的总电流检测装置组成，且为方便后续的计算，每个电流检测装置(各支路电流检测装置及总电流检测装置)的输出端均设置有信号转换器，用于将电流检测装置检测的电流转换为标准信号；反馈控制电路中还设置有PID调节器，其根据总电流检测装置输出的总电流及给定电流做PID运算，并根据运算通过控制触发控制器控制变压器各抽头支路中的调压器，已达到对变压器各抽头支路输出的控制，同时为了防止负载突变时，PID调节器的输出波动过大而造成调压器损坏的问题，反馈控制电路还设置有限制调节器，限制调节器的输入端与各抽头支路的检测电流连接，输出端与PID调节器连接，当出现负载突变时，投入工作的抽头支路的检测电流会发生突变，此时接收到突变电流的限制调节器会限制PID调节器的输出，从而保护对应的调压器器件。

需指出的是，叠层控制电源的特点是任意时刻最多仅有相邻的两个变压器抽头投入工作，以5抽头的变压器为例，当5抽头的变压器各抽头支路分别为支路1、支路2、支路3、支路4、支路5，那么叠层控制电源中，其投入的抽头方式仅包括以下几种：支路1投入工作；支路1、支路2同时投入工作；支路2、支路3同时投入工作；支路3、支路4同时投入工作；支路4、支路5同时投入工作；支路5投入工作；在此情况下，各种工作模式中个，均只有1个支路或2个相邻支路电流检测装置投入工作，而其余的电流检测装置没有被应用，当变压器抽头增多时，这种浪费现象变的更加严重。

同时，现有技术中，每个支路电流检测装置均为独立输出，且每个支路电流检测装置的输出端均设置有一个信号转换器，鉴于叠层控制电源的上述工作方式，无疑也会造成信号转换器的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中任意工作时刻，最多只有2个抽头支路中的电流检测装置工作，造成其余抽头支路中的电流检测装置均闲置浪费的问题，提供一种大幅减少各抽头支路中电流检测装置的用于叠层控制电源的电流检测电路，用于检测叠层控制电源工作时的电流，所述叠层控制电源包括变压器，所述变压器的输出端具有N个抽头支路，其中N为≥2的整数(如变压器抽头数可为3个、4个、5个、6个、7个甚至更多)，且每个抽头支路均包括与变压器抽头串接的调压器。

该电流检测电路包括：

总电流检测装置，连接在所述每个抽头支路中的调压器的输出端，用于检测所述叠层控制电源工作时变压器输出的总电流。

还包括：支路电流检测装置，连接在所述N个抽头支路中任意相邻的两个抽头支路中的其中一个抽头支路上，用于检测任意相邻的两个抽头支路中连接该支路电流检测装置的抽头支路的支路电流；即任意相邻的两个抽头支路中，仅有一个抽头支路设置有支路电流检测装置；

支路电流计算模块，与所述支路电流检测装置和总电流检测装置连接，用于根据接收到的所述总电流以及所述支路电流计算得到各个抽头支路中的电流。

所述支路电流检测装置和总电路电流检测装置均与支路电流计算模块连接；所述支路电流计算模块用于计算各个抽头支路中的电流。

进一步的，所述总电路电流检测装置及支路电流检测装置的输出端还设置有信号转换器。

某些实施例中，各个支路中设置的电流检测装置串联在一起。

进一步的，所述总电路电流检测装置的输出端设置有一个信号转换器，串联在一起的各支路电流检测装置的输出端设置有一个信号转换器。

进一步的，所述总电路电流检测装置及支路电流检测装置均为电流互感器。

进一步的，所述调压器为一对反并联的晶闸管。

本发明同时提供一种采用更少电流检测装置的用于叠层控制电源的反馈控制电路，包括PID调节器、触发控制器；还包括限制调节器、支路电流计算模块以及如上所述的电流检测电路。

PID调节器的两个输入端分别输入给定电流及总电路电流检测装置输出的总电路检测电流，PID调节器的输出端与触发控制器连接，触发控制器的输出端与叠层控制电源各个抽头支路中调压器的控制端连接。

所述限制调节器的输入端与所述电流检测电路中的支路电流计算模块的输出连接；限制调节器的输出端与PID调节器的控制端连接。

所述PID调节器用于根据总电路检测电流与给定电路的比较结果控制触发控制器，从对相应抽头支路的调压器进行控制。

所述限制调节器用于根据各抽头支路电流大小控制PID调节器的输出。

本发明同时提供一种采用更少器件的叠层控制电源，包含如上所述的反馈控制电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果：由于采用了每间隔一个抽头支路才设置一个电流检测装置的方式，使得电流检测电路大幅减少了电流检测器件的使用，同时保证整个电流检测电路正常运行，同时在一些实施例中将间隔设置的电流检测装置串联起来共同使用一个信号转换器，又进一步减少了信号转换器的使用，使得电路更加的简洁、高效。

附图说明：

图1为现有技术中典型的叠层控制电源电路图。

图2为本发明提供的叠层控制电源电流检测电路具体实施方式电路图。

图3为本发明提供的叠层控制电源反馈控制电路原理框图。

图4为本发明提供的叠层控制电源电流检测电路另一个具体实施方式电路图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1：如图2所示，本实施例的目的在于克服现有技术中任意工作时刻，最多只有2个抽头支路中的电流检测装置工作，造成其余抽头支路中的电流检测装置均闲置浪费的问题，提供一种大幅减少各抽头支路中电流检测装置的用于叠层控制电源的电流检测电路，用于检测叠层控制电源工作时的电流，所述叠层控制电源包括变压器，所述变压器的输出端具有5个(实际应用中变压器抽头数可为3个、4个、5个、6个、7个甚至更多)抽头支路，分别为第一抽头支路U1、第二抽头支路U2、第三抽头支路U3、第四抽头支路U4、第五抽头支路U5，用于输出不同等级的电压，且每个抽头支路均包括与变压器抽头串接的调压器；本实施例中所述调压器为一对反并联的晶闸管，用于调节该路抽头支路的输出电压，其中第一抽头支路U1中的调压器为反并联的晶闸管D11、D12，第二抽头支路U2中的调压器为反并联的晶闸管D21、D22，第三抽头支路U3中的调压器为反并联的晶闸管D31、D32，第四抽头支路U4中的调压器为反并联的晶闸管D41、D42，第五抽头支路U5中的调压器为反并联的晶闸管D51、D52。

该电流检测电路包括：

总电流检测装置TA0，连接在所述每个抽头支路中的调压器的输出端，用于检测所述叠层控制电源工作时变压器输出的总电流。

还包括：支路电流检测装置，连接在所述N个抽头支路中任意相邻的两个抽头支路中的其中一个抽头支路上，用于检测任意相邻的两个抽头支路中连接该支路电流检测装置的抽头支路的支路电流；即任意相邻的两个抽头支路中，仅有一个抽头支路设置有支路电流检测装置，本实施例中，仅分别在第二抽头支路U2及第四抽头支路U4中设置有支路电流检测装置TA2和TA4(当然也可以在第一抽头支路U1、第三抽头支路U3、第五抽头支路U5中分别设置支路电流检测装置TA1、TA3、TA5实现本发明目的，但本实施例的具体实施方式更加节省器件)。

支路电流计算模块41，与所述支路电流检测装置TA2、TA4和总电流检测装置TA0连接，用于根据接收到的所述总电流以及所述支路电流计算得到各个抽头支路中的电流。

即所述支路电流检测装置TA2、TA4和总电流电流检测装置TA0均与支路电流计算模块41连接；所述支路电流计算模块41用于计算各个抽头支路中的电流，具体计算方式如下：我们由背景技术中的介绍可知作为叠层控制电源，具有5个抽头支路的电源具有6种工作模式，分别是：第一抽头支路U1投入工作，第一抽头支路U1和第二抽头支路U2同时投入工作，第二抽头支路U2和第三抽头支路U3同时投入工作，第三抽头支路U3和第四抽头支路U4同时投入工作，第四抽头支路U4和第五抽头支路U5同时投入工作，第五抽头支路U5投入工作，如当第一抽头支路U1投入工作时，第一抽头支路中没有设置电流检测电路，但由于仅有U1一路投入工作，总电路电流检测装置TA0检测到的电流I_TA0即为U1的对应的检测电流I_U1，此时所述支路电流计算模块41不用做多余的计算，可直接将I_U1＝I_TA0输出。

当第一抽头支路U1和第二抽头支路U2同时投入工作，第一抽头支路U1中对应的检测电流I_U1 ²＝I_TA0 ²-I_U2 ²，其中I_U2为第二抽头支路U2中支路电流检测装置TA2检测的电流值，所述支路电流计算模块41经过上述计算后，分别将I_U1、I_U2输出。

同理，第二抽头支路U2和第三抽头支路U3同时投入工作时，I_U3 ²＝I_TA0 ²-I_U2 ²，其中I_U3为第三抽头支路U3中对应的检测电流值。

第三抽头支路U3和第四抽头支路U4同时投入工作时，I_U3 ²＝I_TA0 ²-I_U4 ²，其中，I_U4为第四抽头支路U4中支路电流检测装置检测到的电流值。

第四抽头支路U4和第五抽头支路U5同时投入工作时，I_U5 ²＝I_TA0 ²-I_U4 ²，其中，I_U5为第五抽头支路U5中对应的检测电流值。

第五抽头支路U5独立投入工作时，I_U5＝I_TA0。

本实施例中，总电路电流检测装置TA0以及支路电流检测装置TA2、TA4的输出端分别设置有信号转换器42(本实施例中均采用SIC2500)，用于将各个检测电流转换为标准信号以方便支路电流计算模块41实施计算。

所述总电路电流检测装置TA0及支路电流检测装置TA2、TA4均采用电流互感器(需要指出的是，采用电流互感器的特点是采集到的电流并非一定是电路中的实际电流值，而是和实际电流值有固定比例关系的检测电流值)。

实施例2：如图4所示，与实施例1不同点在于，某些实施例中，第2抽头支路U2及第4抽头支路U4中的支路电流检测装置TA2和TA4串联在一起，且，

进一步的，所述总电路电流检测装置TA0的输出端设置有一个信号转换器S0，串联在一起的两个支路电流检测装置TA2和TA4的输出端设置有一个信号转换器S25。这是由于叠层控制电源中仅为相邻的两个抽头支路会同时投入工作，而间隔设置的支路电流检测装置其实永远不会同时工作，而是同一时刻最多仅有1个是工作状态，而本实施中同实施例1一样采用电流互感器作为电流检测装置，而电流互感器的内阻很小，可以看成是一条导线，因此没有投入工作的电流互感器完全不会影响投入工作的那一路电流互感器的采样，这样间隔设置的电流互感器完全可以串联起来后应用同一个信号转换器，从而使得不管变压器有多少路抽头支路，其仅需要为所有支路检测电流设置一个共用的信号转换器即可。

需指出的是(以具有5个抽头支路的变压器为例，但不限于)，本发明可为设置第2抽头支路U2中的TA2及第4抽头支路U4中的TA4两个支路电流检测装置，也可以是设置在第1抽头支路U1中的TA1、第3抽头支路U3中的TA3及第5抽头支路U5中的TA5三个支路电流检测装置；采用后一种方式虽然不是最优设置，但也可同样达到节省支路电流检测装置的效果。

实施例3：如图3所示，本实施例提供一种采用更少电流检测装置的用于叠层控制电源的反馈控制电路，包括PID调节器1、触发控制器2；还包括限制调节器3以及如实施例1或实施例2所述的电流检测电路4。

PID调节器1的两个输入端分别输入给定电流及总电路电流检测装置TA0输出的总电路检测电流，PID调节器1的输出端与触发控制器2连接，触发控制器2的输出端与叠层控制电源各个抽头支路中调压器(其中第一抽头支路U1中的调压器为反并联的晶闸管D11、D12，第二抽头支路U2中的调压器为反并联的晶闸管D21、D22，第三抽头支路U3中的调压器为反并联的晶闸管D31、D32，第四抽头支路U4中的调压器为反并联的晶闸管D41、D42，第五抽头支路U5中的调压器为反并联的晶闸管D51、D52)的控制端连接。

所述限制调节器3的输入端与电流检测电路4中的支路电流计算模块41的输出连接；限制调节器3的输出端与PID调节器1的控制端连接。

所述PID调节器1用于根据总电路检测电流与给定电路的比较结果控制触发控制器，从而对相应抽头支路的调压器进行控制。

所述限制调节器3用于根据各支路电流大小控制PID调节器1的输出。

本实施例同时提供一种采用更少电流检测器件的叠层控制电源，包含如上所述的反馈控制电路。

Claims (8)

1.一种用于叠层控制电源的电流检测电路，所述叠层控制电源包括变压器，所述变压器的输出端具有N个抽头支路，其中N为≥2的整数，且每个抽头支路均包括与变压器抽头串接的调压器；

该电流检测电路包括：

总电流检测装置，连接在所述每个抽头支路中的调压器的输出端，用于检测所述叠层控制电源工作时变压器输出的总电流；

其特征在于，还包括：

支路电流检测装置，连接在所述N个抽头支路中任意相邻的两个抽头支路中的其中一个抽头支路上，用于检测任意相邻的两个抽头支路中连接该支路电流检测装置的抽头支路的支路电流；

支路电流计算模块，与所述支路电流检测装置和总电流检测装置连接，用于根据接收到的所述总电流以及所述支路电流计算得到各个抽头支路中的电流。

2.如权利要求1所述的用于叠层控制电源的电流检测电路，其特征在于，所述总电流检测装置及支路电流检测装置的输出端还设置有信号转换器。

3.如权利要求1所述的用于叠层控制电源的电流检测电路，其特征在于，各个支路中设置的电流检测装置串联在一起。

4.如权利要求3所述的用于叠层控制电源的电流检测电路，其特征在于，所述总电流检测装置的输出端设置有一个信号转换器，串联在一起的各支路电流检测装置的输出端设置有一个信号转换器。

5.如权利要求1至4任一项所述的用于叠层控制电源的电流检测电路，其特征在于，所述总电流检测装置及支路电流检测装置均为电流互感器。

6.如权利要求5所述的用于叠层控制电源的电流检测电路，其特征在于，所述调压器为一对反并联的晶闸管。

7.一种用于叠层控制电源的反馈控制电路，包括PID调节器、触发控制器；

其特征在于，还包括限制调节器及如权利要求1至6任一项所述的电流检测电路；

PID调节器的两个输入端分别输入给定电流及总电流检测装置输出的总电路检测电流，PID调节器的输出端与触发控制器连接，触发控制器的输出端与叠层控制电源各个抽头支路中调压器的控制端连接；

所述限制调节器的输入端与所述电流检测电路中的支路电流计算模块的输出连接；限制调节器的输出端与PID调节器的控制端连接；

所述PID调节器用于根据总电路检测电流与给定电路的比较结果控制触发控制器，从对相应抽头支路的调压器进行控制；

所述限制调节器用于根据各抽头支路电流大小控制PID调节器的输出。

8.一种叠层控制电源，其特征在于，包含如权利要求7所述的反馈控制电路。