CN204669223U - 用于变换器的控制装置和包括该控制装置的逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于变换器的控制装置，其中变换器具有输入电压和输出电压。所述控制装置包括：调节单元，用于依赖于对于变换器的输入电压和/或输出电压在实际值与额定值之间的偏差来确定占空比；与调节单元相连的PWM单元，用来产生用于变换器的PWM信号，其中这些PWM信号具有由调节单元确定的占空比；以及，额定值改变单元，其连接在调节单元上游连接额定值改变单元用于额定值的所导致的改变，该额定值改变单元被适配为，在未改变的额定值导致由调节单元确定的占空比具有在最小占空比与零之间的值时，使得调节单元要么产生具有大于或等于该最小占空比的占空比，要么产生具有的值为零的占空比。此外，本实用新型还涉及包括所述控制装置的逆变器。

Description

用于变换器的控制装置和包括该控制装置的逆变器

技术领域

本实用新型涉及一种用于变换器的控制装置，以及一种用于变换器的控制方法，以避免在该变换器的工作时很小的占空比。该变换器可以是升压调压器，尤其是作为一个光伏(PV)系统的逆变器的一部分。

背景技术

在操控变换器时，具有很小占空比的脉冲宽度调制的(PWM)的信号导致单独的操控脉冲的非常短的脉冲时长。在低于一个最小占空比的情况下，变换器的开关器应当被偏置于传导状态下的时长是如此地短，使得该开关器仅部分地进入传导状态。在此情况下，该变换器的转换比率可能波动或者偏离一个预期的比率，这导致一个整体系统(该变换器为其一部分)的调节问题。因此存在如下的希望，即在操控该变换器时避免比一个预先给定的最小占空比更小的占空比。当低于一个最小占空比时，已知的避免测量例如在于，隐藏一个均匀的脉冲序列中的单独的脉冲，而不是进一步缩短脉冲时长，或者在于将具有固定频率的PWM信号的操作转接为具有可变频率的PWM信号。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种用于变换器的控制装置，该控制装置在占空比大于零且小于一个预先给定的最小占空比时避免变换器的工作，其中实现了对变换器(尤其作为在逆变器的发生器输入处的升压调压器)的稳定的调节。

在下面将以作为DC/DC变换器的升压变换器为例来说明本实用新型，其中本实用新型还能够以类似方式应用于降压变换器。在第一种情况下，为零的占空比对应于一个常开的升压变换器开关器的情况，在后一种情况下，为零的占空比对应于常闭的降压调压器开关器的情况，也就是说在一个未启动的变换器的两种情况下，其中输入电压和输出电压是相同的或者基本相同的。

根据本实用新型，这个目的是通过以下方法或控制装置来实现的。

本实用新型的用于控制变换器的方法，包括以下步骤：

-产生对于该变换器的输入电压的额定值d_入，额和/或输出电压的额定值d_出，额，

-检查以下条件，即这些额定值d_入，额、d_出，额是否适合用于产生一个具有的占空比大于零并且小于一个预先给定的最小占空比d_最小的PWM信号，

-产生一个具有占空比d_入的PWM信号，其中该PWM信号的占空比依赖于这些额定值来确定，

其特征在于，

在满足条件时，这些额定值中的至少一个被改变一个改变量，使得在产生该PWM信号时使用改变后的额定值d_入，额*、d_出，额*的情况下不满足该条件。

其中仅该输出电压的额定值d_出，额被改变。

其中仅该输入电压的额定值d_入，额被改变。

其中该PWM信号的占空比d_入依赖于在对于该变换器的输入电压和/或输出电压的额定值与实际值之间的偏差来确定。

其中在该改变量增大的情况下，这个改变量首先以一种第一改变方式来选择，使得所产生的PWM信号的占空比d_入大于或等于该预先给定的最小占空比d_最小，并且其中在该改变量超过一个第一阈值时进行向一种第二改变方式的转换，在该第二改变方式中该改变量被选择为，使得所产生的PWM信号具有一个为零的占空比。

其中在该第二改变方式中，在该改变量低于一个第二阈值时，在该第二改变方式中进行向该第一改变方式的转换，其中该第二阈值小于该第一阈值。

本实用新型的用于具有一个输入电压和一个输出电压的变换器的控制装置，其包括：一个调节单元，用于依赖于一个对于该变换器的输入电压和/或输出电压在实际值与额定值之间的偏差来确定占空比d_入、d_出；一个与该调节单元相连的PWM单元，用来产生用于该变换器的PWM信号，其中这些PWM信号具有由该调节单元确定的占空比d_入、d_出；一个额定值改变单元，该额定值改变单元被适配为，在未改变的额定值导致由该调节单元确定的占空比d_入、d_出具有在一个最小占空比d_最小与零之间的值的情况下，如下地改变这些额定值的至少一个，使得该调节单元要么产生具有大于或等于该最小占空比d_最小的占空比，要么产生具有的值为零的占空比，其中，该额定值改变单元连接在该调节单元上游，以及该变换器(130)是作为太阳能逆变器的输入级的升压调压器。

优选该控制装置的额定值改变单元被适配为，(100)，仅当输入电压的额定值小于一个在输出电压额定值之下的预先给定的最小差值电压U_最小时，改变该输入电压和/或输出电压的额定值。尤其可以如此选择改变后 的额定值，使得改变后的输入电压额定值至少比改变后的输出电压额定值小该最小差值电压U_最小，或者改变后的输入电压额定值大于或等于改变后的输出电压额定值。在本实用新型的一个实施方式中，该额定值改变单元被适配为仅用于改变该输出电压的额定值。

本实用新型的一个实施方式在此包括带有一个上述控制装置的逆变器。

一种用于控制变换器的方法包括以下步骤：产生对于该变换器的输入电压的额定值U_入，额和/或输出电压的额定值U_出，额；检查以下条件，即额定值U_入，额、U_出，额是否适合用于产生一个具有的占空比大于零且小于一个预先给定的最小占空比d_最小的PWM信号；并且产生一个具有占空比d _入的PWM信号，其中该PWM信号的占空比依赖于这些额定值来确定。在满足该条件时，将这些额定值中的至少一个如下地改变一个改变量，使得在产生该PWM信号的情况下使用改变后的额定值U_入，额 ^*、U_出，额 ^*时不满足该条件。在此情况下，该占空比依赖于改变后的额定值U_入，额 ^*、U_出，额 ^*来确定并且产生一个对应的PWM信号。

在该方法的一个有利的设计中，仅该输出电压的额定值U_出，额或者仅该输入电压的额定值U_入，额被改变。替代性地或附加性地，该PWM信号的占空比d_出依赖于在对于该变换器的输入电压和/或输出电压的额定值与实际值之间的偏差来确定。

优选在增大的改变量下这个改变量首先以一种第一改变方式来选择，使得所产生的PWM信号的占空比d_入大于或等于该预先给定的最小占空比d_最小，并且在该改变量超过一个第一阈值时进行向一种第二改变方式的转换，在该第二改变方式中该改变量被选择为，使得所产生的PWM信号具有一个为零的占空比。对应地，在该改变量低于一个第二阈值时，在该 第二改变方式中进行向该第一改变方式的转换，其中该第二阈值小于该第一阈值。

附图说明

附图用于解释本实用新型的各方面。

图1示出一个根据本实用新型的控制装置的一种第一示意性构造，

图2示出一个根据本实用新型的控制装置的一种第二示意性构造，

图3示出一个根据本实用新型的方法的一个流程图，并且

图4示出一个用于解释方法流程的时间表。

具体实施方式

图1示出用于变换器130的一个控制装置1的一种示意性构造。作为输入值向控制装置1发送一个对于输入电压的额定值U_入，额、一个输出电压的实际值U_出，实，以及一个最小占空比d_最小的值。由此，控制装置1的一个额定值改变单元100通过改变一个改变量来建立一个对于该输入电压的操作后的额定值U_入，额 ^*，该额定值然后与一个当前的输入电压的实际值U_入，实进行比较。两个值的差值Δu_入作为输入值发送给一个调节单元110，该调节单元由此产生一个占空比d_入。一个PWM单元120产生一个对应于该占空比d_入的操控信号，该操控信号用于操控一个变换器130。变换器130可以是一个升压变换器，尤其作为一个逆变器的输入级，其中该操控信号确定该升压变换器的一个半导体开关器的开关过程。变换器130的输入电压的实际值U_入，实和输出电压的实际值U_出，实可以进一步发送给其他的上级的调节电路。

可设想的是，由调节单元110产生的占空比d_入作为另外的输入值通过一个校准器路径140发送给额定值改变单元100。在改变用于输入电压的额定值U_入，额时，可以考虑所产生的占空比d_入。由此可以确保，即使 在出现测量误差时，占空比d_入也并不保持或至少不长期保持在该预先给定的最小占空比d_最小以下。同时，该改变量可以在要求改变的情况下如下地进行匹配，使得占空比d_入也不长期高于该最小占空比d_最小的值。

额定值改变单元130被适配为，检查一个条件，即这些输入值是否将会导致产生一个具有的占空比大于零且小于一个预先给定的最小占空比d_最小的PWM信号。如果满足这个条件，那么该额定值改变单元130输出一个操作后的对于输入电压的额定值d_入，额*，该额定值被选择为，使得下游放置的调节单元120要么产生一个为零的占空比d_入，要么产生一个大于或等于该最小占空比d_最小的占空比d_入。其他情况下，操作后的对于输入电压的额定值d_入，额*相对于输入电压的额定值d_入，额不变。

在根据图1的调节方案的一个替代性的实施方式中，输入电压和输出电压的角色可以互换，也就是说，并非依赖于输入电压值与一个额定值的偏差来确定该占空比，而是依赖于该输出电压值与一个额定值的偏差来确定该占空比。

控制装置1的一个替代性的实施方式在图2中作为调节方案示出。在此，该额定值改变单元100反而包括两个操作后的输出值，一个是对于输入电压d_入，额 ^*并且一个是对于输出电压d_出，额*。操作后的对于输入电压的额定值U_入，额 ^*与对应的实际值的偏差送入一个第一调节单元110，操作后的对于输出电压的额定值U_出，额 ^*与对应的实际值的偏差送入一个第二调节单元111。每个调节单元110、111产生一个自己的占空比d_入、d_出，该占空比被送入一个配属的PWM单元120、121以产生一个分别的对应的操控信号，其中分别的操控信号被用于驱动变换器130。在这个实施方式中，变换器130是其中输入电压和输出电压可彼此独立设定的类型，例如该变换器可以是一个两级的DC/DC变换器或者还可以是一个具有后续放置的DC/AC变换器的DC/DC变换器。作为选项，在此还可以再次绘制 一条校准器路径140，以将由调节单元130产生的占空比d_入的值传递回到额定值改变单元100，并且在确定在操作对于输入电压的额定值U_入，额 ^*时的改变值时考虑到该占空比值。替代性地或补充性地还可以作为第二调节单元121的输出值来给出对于占空比d_出的此类校准器路径。

在图3中展示了用于控制变换器的一个本实用新型的方法流程图。在第一步骤300中，产生了对于该变换器的输入电压和/或输出电压的额定值。在第二步骤310中检查以下条件：这个或这些额定值是否适合于在其用于一个具有占空比的PWM信号时导致该占空比大于零并且小于一个预先给定的最小占空比d_最小。由于提高的变换器损失和/或调节不稳定性，在此范围内的占空比是不希望的。如果是这种情况，则在第三步骤320中将这些额定值改变一个改变量，使得该PWM信号在使用改变后的这个或这些额定值时实现了不处于上述范围内的占空比。然后在第四步骤330中一个占空比产生一个PWM信号，该占空比依赖于额定值，在满足条件的情况下在第二步骤310中依赖于改变后的额定值，来确定。

在第三步骤320中这个或这些额定值的改变可以基本上以一种第一改变方式进行，使得改变后的额定值导致一个大于或等于该预先给定的最小占空比d_最小的占空比，或者以一种第二改变方式进行，使得该占空比为零，也就是该变换器被关闭。为了将在这些改变方式之间的变换频率保持得较低，有利的是，该变换设置有一种滞后行为。在改变量增大时，这个量首先以该第一改变方式进行选择，使得所产生的PWM信号的占空比大于或等于预先给定的最小占空比。在该改变量超过一个第一阈值时，进行向第二改变方式中的转换，其中该改变量被选择为使得所产生的PWM信号具有为零的占空比。在该低于第一阈值的改变量低于一个第二阈值时，转换回到该第一改变方式中。

为了清晰说明该方法流程，在图4中展示了用于额定值和占空比的曲 线的时间图表。在图表的下部区域中示出占空比的曲线400。在上部的图表区域中展示了该变换器的未改变的输入电压的额定值U_入，额的曲线410和在接近输出电压的额定值U_出，额的情况下该变换器的改变后的输入电压的额定值U_入，额 ^*的曲线420。在竖直的时间轴上绘出了四个时间点t₁到t₄，在这些时间点该方法改变了干涉变换器控制的类型。首先对于时间t<t₁，输入电压和输出电压的额定值彼此的差别足够大，使得占空比大于该最小占空比d_最小，并且不需要对输入电压的额定值进行改变。额定值的曲线410和420在此区域中彼此重叠。

在时间点t₁，在输出电压与输入电压的这些额定值之间的差值减少到一个量U_最小，其中该量U_最小对应于电压差值，此时该变换器的占空比达到了最小占空比d_最小。在输入电压的额定值U_入，额与输出电压的额定值U _出，额之间的差值进一步降低时，输入电压的额定值U_入，额被改变一个增大的改变量，使得以一个第一改变方式改变后的输入电压的额定值U_入，额 ^*实质上保持在比输出电压的额定值U_出，额低该量U_最小。对应于此，直至时间点t₂保持了一个对应于最小占空比d_最小的恒定占空比。

在时间点t₂，对输入电压的额定值的操作被改变为，使得该占空比降低到零。这是在一种第二改变方式中实现的，其中改变后的输入电压的额定值U_入，额 ^*升高到一个值，该值大于或等于该输出电压的额定值U_出，额。这种改变方式一直持续到时间点t₃，在该时间点转换回到该第一改变方式。然后从时间点t₄开始，在输入电压与输出电压的额定值之间的电压差值再次大于该量U_最小，使得不存在操作输入电压的额定值的必要性。

在上面段落中所阐释的本实用新型实施方式应被仅仅看做例子并且能够以本领域技术人员所知的方式来更改或补充。

参考符号清单

1                    控制装置

100                  额定值改变单元

110，111             调节单元

120，121             PWM单元

130                  变换器

140                  校准器路径

300-330              方法步骤

400                  占空比的曲线

410                  输入电压的额定值

420                  输入电压的改变后的额定值

Claims (5)

1.用于具有输入电压和输出电压的变换器(130)的控制装置(1)，该控制装置包括：

-一个调节单元(110，111)，用于依赖于一个对于该变换器(130)的输入电压和/或输出电压在实际值与额定值之间的偏差来确定占空比d _入、d_出，

-一个与该调节单元(110，111)相连的PWM单元(120，121)，用来产生用于该变换器(130)的PWM信号，其中这些PWM信号具有由该调节单元(110，111)确定的占空比d_入、d_出，

-一个额定值改变单元(100)，该额定值改变单元(100)被适配为，在未改变的额定值导致由该调节单元确定的占空比d_入、d_出具有在一个最小占空比d_最小与零之间的值的情况下，如下地改变这些额定值中的至少一个，使得该调节单元(110，111)要么产生具有大于或等于该最小占空比d_最小的占空比，要么产生具有的值为零的占空比，

其特征在于，

该额定值改变单元(100)连接在该调节单元(110，111)上游，以及

该变换器(130)是作为太阳能逆变器的输入级的升压调压器。

2.根据权利要求1所述的控制装置(1)，其中该额定值改变单元(100)被适配为，仅在该输入电压的额定值小于一个在该输出电压额定值之下的、预先给定的最小差值电压U_最小时，改变该输入电压和/或输出电压的额定值。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其中这些改变后的额定值如此地选择，使得该改变后的输入电压的额定值至少比该改变后的输出电压的额定值小该最小差值电压U_最小，或者该改变后的输入电压的额定值大于或等于该改变后的输出电压的额定值。

4.根据权利要求1至3之一所述的控制装置，其中该额定值改变单元(100)被适配为仅改变该输出电压的额定值。

5.逆变器，包括一个根据权利要求1至4之一所述的控制装置(1)。