CN112787642A - 一种复用开关器件的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及复用开关管的控制系统，包括，至少一功率变换单元，所述功率变换单元包括至少一开关器件，所述开关器件可控制地工作于第一工作模式或第二工作模式，所述功率变换单元于所述开关器件的作用下工作以将一输入信号变换后产生一输出信号；一控制单元，与所述开关器件连接，用于产生所述开关器件的控制信号；一第一检测单元，与所述功率变换单元和所述控制单元连接，检测所述功率变换单元的输入信号并提供至所述控制单元；一第二检测单元，与所述功率变换单元和所述控制单元连接，检测所述开关器件两端的电压并提供至所述控制单元。本发明在实现复用开关管控制的同时能够提高控制的可靠性和简化控制的复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及复用开关器件的控制系统。
背景技术
电力电子系统通常包含至少一个开关器件，以及控制单元，检测单元，功率变换单元。控制单元接收检测单元的检测信号控制功率变换单元通过开关器件的切换以将输入电压或输入电流转换为满足一定要求的输出电压或输出电流。
随着电力电子产品的广泛应用，越来越多的开关器件使用场景被开发出来，开关器件不再是作为单纯的开关器件，有时也作为直通器件使用。然而，实际系统存在控制可靠性低、控制复杂等缺点。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种复用开关器件的控制系统。本发明的技术方案如下：
一种复用开关器件的控制系统，包括，
至少一功率变换单元，所述功率变换单元包括至少一开关器件，所述开关器件可控制地工作于第一工作模式或第二工作模式，所述功率变换单元于所述开关器件的作用下工作以将一输入信号变换后产生一输出信号；
一控制单元，与所述开关器件连接，用于产生所述开关器件的控制信号；
一第一检测单元，与所述功率变换单元和所述控制单元连接，检测所述功率变换单元的输入信号并提供至所述控制单元；
一第二检测单元，与所述功率变换单元和所述控制单元连接，检测所述开关器件两端的电压并提供至所述控制单元。
本发明的复用开关器件的控制系统，还包括一驱动单元，连接于所述控制单元和所述开关器件之间，用于产生开关驱动信号。
本发明的复用开关器件的控制系统，所述第二检测单元与所述控制单元之间还包括一附加支路，所述附加支路上设置一隔离单元，所述隔离单元的一端连接于所述第二检测单元，所述隔离单元的另一端连接所述控制单元，所述隔离单元采用数字隔离器件或光耦隔离器件或磁耦隔离器件的至少一种。
本发明的复用开关器件的控制系统，还包括一反馈单元，连接所述功率变换单元和所述控制单元，用于获取反馈信号并提供至所述控制单元，所述反馈信号包括电压反馈信号或电流反馈信号或温度反馈信号。
本发明的复用开关器件的控制系统，所述控制单元采用模拟控制单元或数字控制单元。
本发明的复用开关器件的控制系统，至少一所述功率变换单元包括一第一功率变换单元和一第二功率变换单元，所述第一功率变换单元和所述第二功率变换单元并联连接，所述功率变换单元变换所述输入信号的大小或频率或极性。
本发明的复用开关器件的控制系统，所述功率变换单元包括第一输入端，第二输入端，所述第一输入端和所述第二输入端之间连接至少两个开关支路，每一所述开关支路包括串联连接的第一开关器件和第二开关器件。
本发明的复用开关器件的控制系统，所述控制信号为脉宽调制控制信号或频率调制控制信号或矢量控制信号。
本发明的复用开关器件的控制系统，所述开关器件采用MOSFET或双极性晶体管。
所述第一检测单元包括电阻分压检测电路、差分检测电路、霍尔检测电路的至少一种，所述第一检测单元提供电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号的至少一种；
所述第二检测单元包括电压检测电路和信号处理电路，所述电压检测电路获取所述开关器件两端的电压，所述信号处理电路连接所述电压检测电路，依据所述电压产生方波信号。
有益效果：本发明的控制单元接收第一检测单元、第二检测单元提供的检测信息，产生控制信号控制开关器件工作于第一工作模式或第二工作模式，功率变换单元在开关器件的作用下工作用于将输入信号变换后产生输出信号，本发明在实现复用开关器件控制的同时能够提高控制的可靠性和简化控制的复杂度。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明的第一种改进的系统结构示意图；
图3为本发明的第二种改进的系统结构示意图；
图4为本发明的第三种改进的系统结构示意图；
图5为本发明的功率变换单元的一种结构示意图；
图6为本发明的功率变换单元的另一种结构示意图；
图7为本发明的两个功率变换单元的连接示意图；
图8为本发明的两个功率变换单元的连接示意图；
图9为本发明的包含检测芯片和辅助供电单元的连接示意图；
图10A为本发明的含有控制芯片的连接示意图；
图10B为本发明的开关管开关信号和开关管驱动信号的波形示意图；
图11A为本发明的一种具体实施例的温度检测电路示意图；
图11B为本发明的一种具体实施例的电压检测电路示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参见图1，一种复用开关器件的控制系统，包括，
至少一功率变换单元10，功率变换单元10包括至少一开关器件S101，开关器件S101可控制地工作于第一工作模式或第二工作模式，功率变换单元10于开关器件S101的作用下工作以将一输入信号变换后产生一输出信号；
一控制单元11，与开关器件S101连接，用于产生开关器件S101的控制信号；
一第一检测单元12A，与功率变换单元10和控制单元11连接，检测功率变换单元10的输入信号并提供至控制单元11；
一第二检测单元12B，与功率变换单元10和控制单元11连接，检测开关器件S101两端的电压并提供至控制单元11。
本发明的控制单元11接收第一检测单元12A、第二检测单元12B提供的检测信息，产生控制信号控制开关器件S101工作于第一工作模式或第二工作模式，功率变换单元10在开关器件S101的作用下工作用于将输入信号的电压或电流进行大小、频率或极性变换后产生输出信号。本发明的功率变换单元在实现复用开关器件控制的同时能够提高控制的可靠性和简化控制的复杂度。
本发明的复用开关器件的控制系统，开关器件S101可以采用金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)或双极性晶体管。
本发明的复用开关器件的控制系统，控制信号可以为脉宽调制控制信号或频率调制控制信号或矢量控制信号。
上述的开关器件S101工作在第一工作模式时，在脉宽调制控制信号下或频率调制控制信号或矢量控制信号下工作，上述的开关器件S101工作在第二工作模式时，只有开通和关断两种状态，类似于二极管模式，可称为二极管模式，在二极管控制信号下工作，开关器件S101两端电压为反向电压时，开关器件关闭，为正向电压时，开关器件导通。
上述的控制单元11可以通过一数字控制芯片实现，例如单片机或DSP(数字信号处理)芯片。
参照图2，本发明的复用开关器件的控制系统，还可以包括一驱动单元13，连接于控制单元11和开关器件S101之间，用于产生开关驱动信号。该驱动单元13也可以集成于上述的数字控制芯片中依据控制单元11的控制信号产生开关驱动信号。
参照图3，本发明的复用开关器件的控制系统，第二检测单元12B与控制单元11之间还包括一附加支路，该附加支路上设置一隔离单元14，隔离单元14的一端连接第二检测单元12B，隔离单元14的另一端连接控制单元11，隔离单元14采用数字隔离器件或光耦隔离器件或磁耦隔离器件的至少一种。可以依据需要实现部分信号通过第二检测单元12B与控制单元11之间的连接支路传输，部分通过附加支路的隔离单元14隔离传输。
参照图4，本发明的复用开关器件的控制系统，进一步地，还可以包括一反馈单元15，连接功率变换单元10和控制单元11，用于获取反馈信号并提供至控制单元11，反馈信号包括电压反馈信号或电流反馈信号或温度反馈信号。反馈单元15可以在开关器件S101工作于第一工作模式时提供对上述信号的控制调节。
本发明的复用开关器件的控制系统，上述的控制单元11可以采用模拟控制单元11或数字控制单元11。
参照图5和图6，本发明的复用开关器件的控制系统，功率变换单元10可以包括第一输入端，第二输入端，第一输入端和第二输入端之间连接至少两个开关支路，每一开关支路包括串联连接的第一开关器件和第二开关器件。图5中，电压输入端Vdc之间连接两个开关支路，第一开关支路包括开关器件Q101和开关器件Q103,第二开关支路上包括开关器件Q102和开关器件Q104，第一电压输出端Va从开关器件Q101和开关器件Q103相串联的点引出，第二电压输出端Vb从开关器件Q102和开关器件Q104相串联的点引出。图6中电压输入端Vdc之间连接三个开关支路，分别为开关器件Q1和开关器件Q2连接的第一开关支路，开关器件Q3和开关器件Q4连接的第二开关支路，开关器件Q5和开关器件Q6连接的第三开关支路，第一电压输出端Va从开关器件Q1和开关器件Q2相串联的点引出，第二电压输出端Vb从开关器件Q3和开关器件Q4相串联的点引出，第三电压输出端Vc从开关器件Q5和开关器件Q6相串联的点引出。以图6为例，第二检测单元12B中包括多个电压检测子单元，每个电压检测子单元连接一开关器件，分别获取开关器件Q1至Q6两端的电压，其中开关器件Q1，Q3，Q5检测的电压可以通过检测单元及隔离单元14传输至控制单元11，开关器件Q2，Q4，Q6检测的电压经检测单元后直接传输至控制单元11。
本发明的复用开关器件的控制系统，参照图7，至少一功率变换单元10包括一第一功率变换单元10A和一第二功率变换单元10B，第一功率变换单元10A和第二功率变换单元10B并联连接，功率变换单元10变换输入信号的大小或频率或极性。图8为功率变换单元10的另一种连接结构示意图。
本发明的复用开关器件的控制系统，参照图9，第一检测单元12A和/或第二检测单元12B可以集成于一检测芯片20上，检测芯片20检测开关管两端电压产生一开关管开关信号；还可以包括辅助供电单元21，连接一供电输入端，用于为检测芯片20供电。
本发明的复用开关器件的控制系统，参照图10A和图10B，驱动单元13集成于控制芯片22中，控制芯片22将开关管开关信号进行信号处理后输出开关管驱动信号。图10B可以看出，开关管开关信号DR01与开关管驱动信号DR02之间可有死区时间TD1和TD2，死区时间TD1和TD2可包括由于器件本身的原因产生的时延。本发明的复用开关器件的控制系统，第一检测单元12A包括电阻分压检测电路、差分检测电路、霍尔检测电路的至少一种，第一检测单元12A提供电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号或外部送入的信号的至少一种；控制单元11接收检测信号，通过判断检测信号的大小来选择输出信号从而控制开关器件的工作模式。例如通过与一固定阈值或依据一定条件变化的阈值来比较。阈值可以为带滞环情况。第二检测单元12B包括电压检测电路和信号处理电路，电压检测电路获取开关器件两端的电压，信号处理电路连接电压检测电路，依据电压产生方波信号。上述的检测电路可以采用现有的传感器，如图11A，为温度检测信号信号的电路实现形式，一电阻R101与温度传感器RT串联于参考电压Vref和接地端之间，温度检测信号Vs1自电阻R101与温度传感器RT相串联的点引出。参照图11B，电阻R101与电阻R103串联连接于电压Vs与接地端之间，电压检测信号Vs2自电阻R101与电阻R103相串联的点引出。本发明的功率变换单元的开关器件可工作于第一工作模式或第二工作模式，在实现复用开关器件控制的同时能够提高控制的可靠性和简化控制的复杂度。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种复用开关器件的控制系统，其特征在于，包括，
至少一功率变换单元，所述功率变换单元包括至少一开关器件，所述开关器件可控制地工作于第一工作模式或第二工作模式，所述功率变换单元于所述开关器件的作用下工作以将一输入信号变换后产生一输出信号；
一控制单元，与所述开关器件连接，用于产生所述开关器件的控制信号；
一第一检测单元，与所述功率变换单元和所述控制单元连接，检测所述功率变换单元的输入信号并提供至所述控制单元；
一第二检测单元，与所述功率变换单元和所述控制单元连接，检测所述开关器件两端的电压并提供至所述控制单元。
2.根据权利要求1所述的复用开关器件的控制系统，其特征在于，还包括一驱动单元，连接于所述控制单元和所述开关器件之间，用于产生开关驱动信号。
3.根据权利要求1所述的复用开关器件的控制系统，其特征在于，所述第二检测单元与所述控制单元之间还包括一附加支路，所述附加支路上设置一隔离单元，所述隔离单元的一端连接所述第二检测单元，所述隔离单元的另一端连接所述控制单元，所述隔离单元采用数字隔离器件或光耦隔离器件或磁耦隔离器件的至少一种。
4.根据权利要求1所述的复用开关器件的控制系统，其特征在于，还包括一反馈单元，连接所述功率变换单元和所述控制单元，用于获取反馈信号并提供至所述控制单元，所述反馈信号包括电压反馈信号或电流反馈信号或温度反馈信号。
5.根据权利要求1所述的复用开关器件的控制系统，其特征在于，所述控制单元采用模拟控制单元或数字控制单元。
6.根据权利要求1所述的复用开关器件的控制系统，其特征在于，至少一所述功率变换单元包括一第一功率变换单元和一第二功率变换单元，所述第一功率变换单元和所述第二功率变换单元并联连接，所述功率变换单元变换所述输入信号的大小或频率或极性。
7.根据权利要求1所述的复用开关器件的控制系统，其特征在于，所述功率变换单元包括第一输入端，第二输入端，所述第一输入端和所述第二输入端之间连接至少两个开关支路，每一所述开关支路包括串联连接的第一开关器件和第二开关器件。
8.根据权利要求1所述的复用开关器件的控制系统，其特征在于，所述控制信号为脉宽调制控制信号或频率调制控制信号或矢量控制信号。
9.根据权利要求1所述的复用开关器件的控制系统，其特征在于，所述开关器件采用MOSFET或双极性晶体管。
10.根据权利要求1所述的复用开关器件的控制系统，其特征在于，所述第一检测单元包括电阻分压检测电路、差分检测电路、霍尔检测电路的至少一种，所述第一检测单元提供电压检测信号、电流检测信号、温度检测信号的至少一种；
所述第二检测单元包括电压检测电路和信号处理电路，所述电压检测电路获取所述开关器件两端的电压，所述信号处理电路连接所述电压检测电路，依据所述电压产生方波信号。
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|---|---|
| CN (1) | CN112787642A (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102158095A (zh) * | 2011-05-24 | 2011-08-17 | 卢其威 | 串联输入串联输出的全桥功率变换器及其控制方法 |
| CN102593868A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-18 | 黑龙江省电力科学研究院 | 一种兼有电能调节功能的分布式三相四线光伏并网装置 |
| CN103036214A (zh) * | 2011-09-29 | 2013-04-10 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 一种功率开关串联电路及其控制方法 |
| CN204696922U (zh) * | 2015-05-22 | 2015-10-07 | 天水华天微电子股份有限公司 | 基于逻辑电平控制输出的dc/dc变换器 |
| CN107294389A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-24 | 南京理工大学 | 一种可自由换向双向dc/dc变换器及其控制方法 |
| CN107834844A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-03-23 | 华为技术有限公司 | 一种开关电容变换电路、充电控制系统及控制方法 |
| CN110336462A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-10-15 | 平高集团有限公司 | 一种直流电力电子变压器及其控制方法和装置 |
| CN112104211A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-18 | 新乡航空工业(集团)有限公司上海分公司 | 一种变换器及变换器组成的并联系统 |
| CN112134466A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-25 | 深圳市必易微电子股份有限公司 | 原边控制电路、功率变换器及其控制方法 |
-
2020
- 2020-12-28 CN CN202011588554.XA patent/CN112787642A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102158095A (zh) * | 2011-05-24 | 2011-08-17 | 卢其威 | 串联输入串联输出的全桥功率变换器及其控制方法 |
| CN103036214A (zh) * | 2011-09-29 | 2013-04-10 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 一种功率开关串联电路及其控制方法 |
| CN102593868A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-18 | 黑龙江省电力科学研究院 | 一种兼有电能调节功能的分布式三相四线光伏并网装置 |
| CN204696922U (zh) * | 2015-05-22 | 2015-10-07 | 天水华天微电子股份有限公司 | 基于逻辑电平控制输出的dc/dc变换器 |
| CN107294389A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-24 | 南京理工大学 | 一种可自由换向双向dc/dc变换器及其控制方法 |
| CN107834844A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-03-23 | 华为技术有限公司 | 一种开关电容变换电路、充电控制系统及控制方法 |
| CN110336462A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-10-15 | 平高集团有限公司 | 一种直流电力电子变压器及其控制方法和装置 |
| CN112104211A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-18 | 新乡航空工业(集团)有限公司上海分公司 | 一种变换器及变换器组成的并联系统 |
| CN112134466A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-25 | 深圳市必易微电子股份有限公司 | 原边控制电路、功率变换器及其控制方法 |
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