CN112737377B - 一种连续稳定输出的功率控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续稳定输出的功率控制器，包括：功率调节模块，功率调节驱动模块，相位调节模块，相位调节驱动模块，功率相位采样模块，控制器；功率调节模块的输入连接电源输入端，所述功率调节模块的输出和所述相位调节模块连接，用于以PWM调节技术改变输出电压实现功率调节；所述相位调节模块的输出作为功率控制器的输出；所述功率相位采样模块与所述相位调节模块的输出主线相连，用于采样相位、电流电压、计算功率采用功率调节、相位调节依托电路分开实现的方法，以解决现有技术中相位功率的同时调整效果差的问题。

Description

一种连续稳定输出的功率控制器
技术领域
本发明涉及功率控制器，具体涉及一种连续稳定输出的功率控制器。
背景技术
随着微电子技术和芯片工艺设计在国内电子行业的快速发展，功率控制器作为电力电子控制领域的核心控制开关，亦已广泛应用于各类供配电系统中。
功率控制器要达到稳定输出的效果，需要调节各相负载的不平衡导致地功率和相位的不平衡，或者因为非理想电网的问题导致的负载功率的不平衡。现有的功率控制器，只能实现相位调整或者只能实现功率的调整。尤其在存在感性或者容性负载时，普通功率控制器的控制结构很难适应相位功率的同时调整。
本发明通过以IGBT为核心作功率调整，以晶闸管为核心作相位调整。采用启动控制和调节控制分开实现的方法来实现主要功能。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种连续稳定输出的功率控制器，采用功率调节、相位调节依托电路分开实现的方法，以解决现有技术中相位功率的同时调整效果差的问题。
本发明提供了一种连续稳定输出的功率控制器，包括：功率调节模块，功率调节驱动模块，相位调节模块，相位调节驱动模块，功率相位采样模块，控制器；
所述功率调节模块的输入连接电源输入端，所述功率调节模块的输出和所述相位调节模块连接，用于以PWM调节技术改变输出电压实现功率调节；
所述相位调节模块的输出作为功率控制器的输出；
所述功率相位采样模块与所述相位调节模块的输出主线相连，用于采样相位、电流电压、计算功率；
所述功率调节驱动模块与所述功率调节模块相连，用于控制功率调节模块；
所述相位调节驱动模块与所述相位调节模块相连，用于控制相位调节模块；
所述控制器分别和所述功率调节驱动模块、所述相位调节驱动模块、所述功率相位采样模块相连，用于根据功率、相位采样信息控制所述功率调节驱动模块和所述相位调节驱动模块。
可选的，所述功率控制器中所述功率调节模块在前，所述相位调节模块在后，所述功率调节模块和所述相位调节模块在电路中的位置不可互换。
可选的，所述功率调节模块由一个IGBT或者数个IGBT组成。
可选的，所述相位调节模块为晶闸管桥，具体由两只晶闸管反向并联而成。
可选的，所述功率控制器包含启动、功率调节、相位调节三种控制状态。
可选的，所述功率控制器的启动控制状态，具体工作方法是：
步骤11：启动前，从功率相位采样模块获取电流电压信息，如果电压或者电流不为0，则禁止启动；如果电压和电流均为0，则允许启动；
步骤12：若允许启动，首先控制相位调节驱动模块将所述相位调节模块中的晶闸管导通；
步骤13：以固定频率的PWM信号输入到所述功率调节驱动模块以驱动所述功率调节模块中的IGBT，所述PWM信号的占空比从0到100％，柔性驱动IGBT至完全打开。
可选的，所述功率控制器的功率调节控制状态，具体工作方法是：
预设期望输出功率，从所获功率相位采样模块获取实际功率，根据预设期望输出功率和实际功率计算得到所述PWM信号的占空比，计算方法为：
其中：DPWM为所述PWM信号的占空比，fPID为PID运算函数，Pref为期望输出功率，Preal为实际功率。
可选的，所述功率控制器的相位调节控制状态，具体工作方法是：
步骤21：预设固定相位差，指定参考相位；
步骤22：从所述功率相位采样模块获取实际相位，判断实际相位和参考相位的关系；
步骤23：若实际相位超前，则减小所述相位调节驱动模块的正向晶闸管的驱动PWM的占空比；若实际相位滞后，减小所述相位调节驱动模块的饭向晶闸管的驱动PWM的占空比。
可选的，当同时需要相位和功率调节时，所述功率控制器可同时进入相位调节控制状态和功率调节控制状态；优选地，先进行相位调节再进行功率调节。
与现有技术相比，本发明具有有益效果：
1、本发明采用了功率调节电路、相位调节电路串联的方法，使得功率和相位可以同时调节、准确调节。
2、本发明在功率控制器中依托功率调节电路采用了一种软启动的控制方法，使得功率控制器可以抗击上电的冲击，有缓冲作用。
3、本发明区分了功率调节、相位调节控制状态，均采用闭环的方法，使得这个调节过程迅速、稳定。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明一种连续稳定输出的功率控制器在三相负载应用中具体实施的电路框图；
图2示出了本发明一种连续稳定输出的功率控制器的相位调节模块电路示意图；
图3示出了本发明一种连续稳定输出的功率控制器的启动控制状态工作流程图；
图4示出了本发明一种连续稳定输出的功率控制器的相位调节控制状态工作流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种连续稳定输出的功率控制器，具体地，在三相负载应用中一种电路框图如图1所示，包括：功率调节驱动模块10，相位调节驱动模块11，A相功率调节模块20，A相相位调节模块21，A相功率相位采样模块22，B相功率调节模块30，B相相位调节模块31，B相功率相位采样模块32，C相功率调节模块40，C相相位调节模块41，C相功率相位采样模块42。
以A相为例，B相和C相可类推。其中各个模块连接关系为：
A相功率调节模块20的输入连接A相电源输入端，A相功率调节模块20的输出和A相相位调节模块21连接，用于以PWM调节技术改变输出电压实现功率调节；
A相相位调节模块的输出作为功率控制器A相的输出；
A相功率相位采样模块22与A相相位调节模块21的输出主线相连，用于采样相位、电流电压、计算功率；
功率调节驱动模块10与A相功率调节模块20相连，用于控制功率调节；
相位调节驱动模块11与A相相位调节模块21相连，用于控制相位调节；
控制器分别和功率调节驱动模块10、相位调节驱动模块11、A相功率相位采样模块22相连，用于根据功率、相位采样信息控制功率调节驱动模块10和相位调节驱动模块11。
以下，功率调节模块代指A相功率调节模块20或B相功率调节模块30或C相功率调节模块40，相位调节模块代指A相相位调节模块21或B相相位调节模块31或C相相位调节模块41，功率相位采样模块代指A相功率相位采样模块22或者B相功率相位采样模块32或者C相功率相位采样模块42。
可选的，功率控制器中功率调节模块在前，相位调节模块在后，功率调节模块和相位调节模块在电路中的位置不可互换。
可选的，功率调节模块由一个IGBT或者数个IGBT组成。
可选的，相位调节模块为晶闸管桥，具体由两只晶闸管反向并联而成。具体如图2，晶闸管T1为正向二极管，晶闸管T2为反向二极管。
可选的，功率控制器包含启动、功率调节、相位调节三种控制状态。
可选的，功率控制器的启动控制状态，具体工作方法是：
步骤S11：启动前，从功率相位采样模块获取电流电压信息，如果电压或者电流不为0，则禁止启动；如果电压和电流均为0，则允许启动；
步骤S12：若允许启动，首先控制相位调节驱动模块11将相位调节模块中的晶闸管导通；
步骤S13：以固定频率的PWM信号输入到功率调节驱动模块10以驱动功率调节模块中的IGBT，PWM信号的占空比从0到100％，柔性驱动IGBT至完全打开。
采用柔性启动的开启方式，可以缓冲电路。
可选的，功率控制器的功率调节控制状态，具体工作方法是：
预设期望输出功率，从所获功率相位采样模块获取实际功率，根据预设期望输出功率和实际功率计算得到PWM信号的占空比，计算方法为：
DPWM＝fPID(Pref-Preal)
其中：DPWM为PWM信号的占空比，fPID为PID运算函数，Pref为期望输出功率，Preal为实际功率。
可选的，功率控制器的相位调节控制状态，具体工作方法是：
步骤S21：预设固定相位差，指定参考相位；
步骤S22：从功率相位采样模块获取实际相位，判断实际相位和参考相位的关系；
步骤S23：若实际相位超前，则减小相位调节驱动模块的正向晶闸管的驱动PWM的占空比；若实际相位滞后，减小相位调节驱动模块的反向晶闸管的驱动PWM的占空比。
例如，预设固定相位差为120°，参考相位为A相。则理想状态下，当A相为0°时，B相为120°，C相为240°。若检测到B相为119°，则B相相位超前，将减小相位调节驱动模块的对应B相相位调节模块31的正向晶闸管的驱动PWM的占空比；若检测到C相为243°，则C相相位超前，将减小相位调节驱动模块的对应C相相位调节模块41的反向晶闸管的驱动PWM的占空比。
可选的，当同时需要相位和功率调节时，功率控制器可同时进入相位调节控制状态和功率调节控制状态；优选地，先进行相位调节再进行功率调节。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易的实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种连续稳定输出的功率控制器，其特征在于，包括：功率调节模块，功率调节驱动模块，相位调节模块，相位调节驱动模块，功率相位采样模块，控制器；
所述功率调节模块的输入连接电源输入端，所述功率调节模块的输出和所述相位调节模块连接，用于以PWM调节技术改变输出电压实现功率调节；
所述相位调节模块的输出作为功率控制器的输出；
所述功率相位采样模块与所述相位调节模块的输出主线相连，用于采样相位、电流电压、计算功率；
所述功率调节驱动模块与所述功率调节模块相连，用于控制功率调节模块；
所述相位调节驱动模块与所述相位调节模块相连，用于控制相位调节模块；
所述控制器分别和所述功率调节驱动模块、所述相位调节驱动模块、所述功率相位采样模块相连，用于根据功率、相位采样信息控制所述功率调节驱动模块和所述相位调节驱动模块。
2.如权利要求1所述的连续稳定输出的功率控制器，其特征在于，所述功率控制器中所述功率调节模块在前，所述相位调节模块在后。
3.如权利要求1所述的连续稳定输出的功率控制器，其特征在于，所述功率调节模块由一个IGBT或者数个IGBT组成。
4.如权利要求1所述的连续稳定输出的功率控制器，其特征在于，所述相位调节模块为晶闸管桥，所述晶闸管桥由两只晶闸管反向并联而成。
5.如权利要求1所述的连续稳定输出的功率控制器，其特征在于，所述功率控制器包含启动、功率调节、相位调节三种控制状态。
6.如权利要求5所述的连续稳定输出的功率控制器，其特征在于，所述功率控制器的启动控制方法为：
步骤11：启动前，从功率相位采样模块获取电流电压信息，如果电压或者电流不为0，则禁止启动；如果电压和电流均为0，则允许启动；
步骤12：若允许启动，首先控制相位调节驱动模块将所述相位调节模块中的晶闸管导通；
步骤13：以固定频率的PWM信号输入到所述功率调节驱动模块以驱动所述功率调节模块中的IGBT，所述PWM信号的占空比从0到100％，柔性驱动IGBT至完全打开。
7.如权利要求6所述的连续稳定输出的功率控制器，其特征在于，所述功率控制器的功率调节控制方法为：
预设期望输出功率，从所获功率相位采样模块获取实际功率，根据预设期望输出功率和实际功率计算得到所述PWM信号的占空比，计算方法为：
DPWM＝fPID(Pref-Preal)
其中：DPWM为所述PWM信号的占空比，fPID为PID运算函数，Pref为期望输出功率，Preal为实际功率。
8.如权利要求7所述的连续稳定输出的功率控制器，其特征在于，所述功率控制器的相位调节控制方法为：
步骤21：预设固定相位差，指定参考相位；
步骤22：从所述功率相位采样模块获取实际相位，判断实际相位和参考相位的关系；
步骤23：若实际相位超前，则减小所述相位调节驱动模块的正向晶闸管的驱动PWM的占空比；若实际相位滞后，减小所述相位调节驱动模块的反向晶闸管的驱动PWM的占空比。
9.如权利要求8所述的连续稳定输出的功率控制器，其特征在于，当同时需要相位和功率调节时，所述功率控制器可同时进入相位调节控制状态和功率调节控制状态。
10.如权利要求9所述的连续稳定输出的功率控制器，其特征在于，同时进入相位调节控制状态和功率调节控制状态后，先进行相位调节再进行功率调节。
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