TWI719573B - Power converter and power converter control method - Google Patents
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Abstract
Description
本揭示內容是關於一種電源轉換器及電源轉換器的控制方法,且特別係關於一種高壓轉低壓的電源轉換器及其控制方法。The present disclosure relates to a power converter and a control method of the power converter, and particularly relates to a high-voltage to low-voltage power converter and a control method thereof.
近來,隨著環保意識的提升,以電能作為動力來源的電動車(Electric Vehicle,EV)、油電混合車 (Hybrid Electric Vehicle,HEV)或插電式混合動力車(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)越來越普及。Recently, with the increase in environmental awareness, electric vehicles (Electric Vehicle, EV), Hybrid Electric Vehicle (HEV) or plug-in hybrid electric vehicle (Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) is becoming more and more popular.
通常油電混合車上裝有一組高壓電池和一組低壓電池,然而,當高壓電池發生異常失效或在極低溫下無法工作時,系統中的發電機可能會無法平衡電壓,導致整個系統因過電壓或欠電壓而停止工作,使得系統可靠度下降,車輛無法行駛等問題發生。Generally, a hybrid electric vehicle is equipped with a set of high-voltage batteries and a set of low-voltage batteries. However, when the high-voltage battery fails abnormally or cannot work at extremely low temperatures, the generators in the system may not be able to balance the voltage, causing the entire system to be overwhelmed. The system stops working due to voltage or under-voltage, which reduces the reliability of the system and causes problems such as the inability of the vehicle to run.
因此,如何改善目前的電源轉換系統是本領域的重要課題之一。Therefore, how to improve the current power conversion system is one of the important topics in this field.
本揭示內容的一種實施態樣係關於一種電源轉換器。電源轉換器包含電源轉換電路、輸出電流控制電路、高壓電壓控制電路、低壓電壓控制電路和驅動電路。電源轉換電路用以自高壓側接收高壓直流電壓,並將高壓直流電壓轉換為低壓直流電壓輸出至低壓側。輸出電流控制電路電性耦接於低壓側,用以偵測電源轉換電路的輸出電流,並根據輸出電流輸出第一控制訊號。高壓電壓控制電路電性耦接於高壓側,用以偵測高壓直流電壓,並根據高壓直流電壓輸出第二控制訊號。低壓電壓控制電路電性耦接於低壓側,用以偵測低壓直流電壓,並選擇性地根據低壓直流電壓、或根據低壓直流電壓和第一控制訊號、或根據低壓直流電壓和第二控制訊號,以輸出第三控制訊號。驅動電路電性耦接於低壓電壓控制電路,用以根據第三控制訊號輸出驅動訊號驅動電源轉換電路。An implementation aspect of the present disclosure relates to a power converter. The power converter includes a power conversion circuit, an output current control circuit, a high-voltage voltage control circuit, a low-voltage voltage control circuit, and a drive circuit. The power conversion circuit is used for receiving the high-voltage direct current voltage from the high-voltage side, converting the high-voltage direct current voltage into a low-voltage direct current voltage and outputting to the low-voltage side. The output current control circuit is electrically coupled to the low voltage side for detecting the output current of the power conversion circuit and outputting the first control signal according to the output current. The high-voltage voltage control circuit is electrically coupled to the high-voltage side for detecting the high-voltage direct current voltage and outputting the second control signal according to the high-voltage direct current voltage. The low-voltage voltage control circuit is electrically coupled to the low-voltage side for detecting low-voltage DC voltage, and selectively according to the low-voltage DC voltage, or according to the low-voltage DC voltage and the first control signal, or according to the low-voltage DC voltage and the second control signal , To output the third control signal. The driving circuit is electrically coupled to the low voltage control circuit for driving the power conversion circuit according to the third control signal output driving signal.
本揭示內容的另一種實施態樣係關於一種電源轉換器的控制方法,包含:由電源轉換電路,將高壓側之高壓直流電壓轉換為低壓直流電壓輸出至低壓側;由處理電路,選擇性地啟動低壓電壓控制電路、或輸出電流控制電路和低壓電壓控制電路、或高壓電壓控制電路和低壓電壓控制電路;於輸出電流控制電路啟動時,透過輸出電流控制電路,偵測電源轉換電路的輸出電流並根據輸出電流輸出第一控制訊號至低壓電壓控制電路;於高壓電壓控制電路啟動時,透過高壓電壓控制電路,偵測高壓直流電壓並根據高壓直流電壓輸出第二控制訊號至低壓電壓控制電路;於低壓電壓控制電路啟動時,透過低壓電壓控制電路,偵測低壓直流電壓並輸出第三控制訊號;以及由驅動電路,根據第三控制訊號輸出驅動訊號驅動電源轉換電路,以相應於第三控制訊號控制低壓直流電壓、高壓直流電壓或輸出電流。Another implementation aspect of the present disclosure relates to a control method of a power converter, including: a power conversion circuit converts a high-voltage DC voltage on a high-voltage side into a low-voltage DC voltage and outputs it to a low-voltage side; and a processing circuit selectively Start the low-voltage voltage control circuit, or the output current control circuit and the low-voltage voltage control circuit, or the high-voltage voltage control circuit and the low-voltage voltage control circuit; when the output current control circuit is started, the output current control circuit is used to detect the output current of the power conversion circuit And output the first control signal to the low voltage control circuit according to the output current; when the high voltage control circuit is activated, detect the high voltage direct current voltage through the high voltage control circuit and output the second control signal to the low voltage control circuit according to the high voltage direct current voltage; When the low voltage voltage control circuit is activated, the low voltage voltage control circuit detects the low voltage DC voltage and outputs the third control signal; and the drive circuit outputs the drive signal according to the third control signal to drive the power conversion circuit to correspond to the third control The signal controls low-voltage DC voltage, high-voltage DC voltage or output current.
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明,以更好地理解本案的態樣,但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍,而結構操作之描述非用以限制其執行之順序,任何由元件重新組合之結構,所產生具有均等功效的裝置,皆為本揭露所涵蓋的範圍。此外,根據業界的標準及慣常做法,圖式僅以輔助說明為目的,並未依照原尺寸作圖,實際上各種特徵的尺寸可任意地增加或減少以便於說明。下述說明中相同元件將以相同之符號標示來進行說明以便於理解。The following is a detailed description of the embodiments in conjunction with the accompanying drawings to better understand the aspect of the case, but the provided embodiments are not intended to limit the scope covered by the disclosure, and the description of the structural operations is not intended to limit The order of execution, any recombination of components, and a device with an equal effect are all within the scope of this disclosure. In addition, according to industry standards and common practices, the drawings are only for the purpose of supplementary explanation, and are not drawn in accordance with the original dimensions. In fact, the dimensions of various features can be arbitrarily increased or decreased for ease of explanation. In the following description, the same elements will be described with the same symbols to facilitate understanding.
在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms),除有特別註明外,通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論,以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。Unless otherwise specified, the terms used in the entire specification and the scope of the patent application usually have the usual meaning of each term used in this field, in the content disclosed here, and in the special content. Some terms used to describe the present disclosure will be discussed below or elsewhere in this specification to provide those skilled in the art with additional guidance on the description of the present disclosure.
此外,在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等,均為開放性的用語,即意指『包含但不限於』。此外,本文中所使用之『及/或』,包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。In addition, the terms "include", "include", "have", "contain", etc. used in this article are all open terms, meaning "including but not limited to". In addition, the "and/or" used in this article includes any one of one or more of the related listed items and all combinations thereof.
於本文中,當一元件被稱為『連接』或『耦接』時,可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外,雖然本文中使用『第一』、『第二』、…等用語描述不同元件,該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明,否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位,亦非用以限定本發明。In this text, when an element is referred to as "connection" or "coupling", it can refer to "electrical connection" or "electrical coupling". "Connected" or "coupled" can also be used to indicate that two or more components cooperate or interact with each other. In addition, although terms such as “first”, “second”, etc. are used herein to describe different elements, the terms are only used to distinguish elements or operations described in the same technical terms. Unless the context clearly indicates, the terms do not specifically refer to or imply order or sequence, nor are they used to limit the present invention.
請參考第1圖。第1圖為根據本案部分實施例所繪示的電源轉換系統100的示意圖。如第1圖所示,在部分實施例中,電源轉換系統100包含直流發電機110、電源轉換器120、高壓側儲能裝置130、處理電路140、低壓側儲能裝置150、以及低壓負載裝置170。在其他部分實施例中,電源轉換系統100更包含保護電路180。Please refer to Figure 1. FIG. 1 is a schematic diagram of a
在部分實施例中,電源轉換系統100可用於一插電式混合動力車(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)或油電混合車(Hybrid Electric Vehicle,HEV)系統當中,透過電源轉換器120與處理電路140的協同操作,將高壓側的直流發電機110輸出的高壓直流電壓V1轉換為低壓直流電壓V2,並提供輸出電流Io輸出至低壓側的低壓側儲能裝置150以及低壓負載裝置170。藉此,便能提供車載系統中各種設備所需的電力。In some embodiments, the
舉例來說,在部分實施例中,直流發電機110可輸出約48V的高壓直流電壓V1。電源轉換器120可將其轉換為例如約12V的低壓直流電壓V2,以供應車上的車用音響系統、車上電子裝置如行車記錄器等等的電力需求。值得注意的是,上述數值及應用僅為舉例說明,並非用以限制本案。For example, in some embodiments, the
如第1圖所示,在結構上,電源轉換器120包含電源轉換電路121、低壓電壓控制電路122、輸出電流控制電路124、高壓電壓控制電路126以及驅動電路129。電源轉換電路121之高壓側電性耦接高壓側儲能裝置130以及直流發電機110,電源轉換電路121之低壓側電性耦接低壓側儲能裝置150以及低壓負載裝置170。電源轉換電路121用以接收高壓側之高壓直流電壓V1,並將高壓直流電壓V1轉換為低壓直流電壓V2輸出至電源轉換電路121之低壓側。As shown in FIG. 1, structurally, the
具體而言,電源轉換電路121可透過各種交換式直流直流轉換電路(DC-DC Converter)實現。舉例來說,電源轉換電路121可為非隔離型轉換電路(Non-Isolated Converter),例如:降壓式(Buck Converter)、升降兩用式(Buck-Boost Converter)等等。或者,電源轉換電路121亦可由隔離型轉換電路(Isolated Converter)據以實施。Specifically, the
請參考第2圖。第2圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示一種電源轉換電路121的示意圖。在部分實施例中,如第2圖所示,電源轉換電路121可為相移式全橋轉換器(Phase shifted full bridge Converter)。在此實施例中,電源轉換電路121包含切換開關SW1~SW4、諧振電感L1、變壓器、整流開關SW5、SW6、輸出電感Lo和輸出電容Co,其中變壓器的初級側包含一組初級繞組Np,次級側包含兩組次級繞組Ns1、Ns2。Please refer to Figure 2. FIG. 2 is a schematic diagram of a
結構上,切換開關SW1、SW3的第一端電性耦接於高壓直流電壓V1的正極端,切換開關SW1、SW3的第二端電性耦接於切換開關SW2、SW4的第一端,切換開關SW2、SW4的第二端電性耦接於高壓直流電壓V1的負極端。諧振電感L1串聯於初級繞組Np,其一端電性耦接於切換開關SW1的第二端和切換開關SW2的第一端之間,另一端電性耦接於切換開關SW3的第二端和切換開關SW4的第一端之間。次級繞組Ns2的起始端電性耦接於次級繞組Ns1的結束端,且分別透過整流開關SW5和SW6一同電性耦接於輸出電容Co的負極端。Structurally, the first terminals of the switch switches SW1 and SW3 are electrically coupled to the positive terminal of the high-voltage DC voltage V1, and the second terminals of the switch switches SW1 and SW3 are electrically coupled to the first terminals of the switch switches SW2 and SW4. The second terminals of the switches SW2 and SW4 are electrically coupled to the negative terminal of the high-voltage DC voltage V1. The resonant inductor L1 is connected in series with the primary winding Np, one end of which is electrically coupled between the second end of the switch SW1 and the first end of the switch SW2, and the other end is electrically coupled to the second end of the switch SW3 and the switch Between the first end of the switch SW4. The start end of the secondary winding Ns2 is electrically coupled to the end end of the secondary winding Ns1, and is electrically coupled to the negative end of the output capacitor Co through the rectifier switches SW5 and SW6, respectively.
操作上,切換開關SW1~SW4的控制端分別用以接收相應的驅動訊號(如第1圖中之驅動訊號PWM),使得切換開關SW1~SW4根據相應的驅動訊號選擇性的導通或關斷。據此,便能藉由調整切換開關SW1、SW4和切換開關SW2、SW3輪流導通的時間長度,以產生不同的責任週期(duty cycle)的切換訊號,並透過諧振電感L1輸入至變壓器進行變壓。變壓器中的次級繞組Ns1與次級繞組Ns2感應初級繞組Np上訊號變化而輸出的次級電流。而整流開關SW5和SW6用以對變壓器輸出的次級電流進行同步整流,以提供輸出電容Co兩端上的低壓直流電壓V2。In operation, the control ends of the switch switches SW1 to SW4 are respectively used to receive corresponding drive signals (such as the drive signal PWM in Figure 1), so that the switch switches SW1 to SW4 are selectively turned on or off according to the corresponding drive signals. Accordingly, by adjusting the length of time that the switches SW1 and SW4 and the switches SW2 and SW3 are turned on in turn, the switching signals of different duty cycles can be generated, and the switching signals are input to the transformer through the resonant inductor L1 for transformation. . The secondary winding Ns1 and the secondary winding Ns2 in the transformer induce the secondary current outputted by the signal change on the primary winding Np. The rectifier switches SW5 and SW6 are used to synchronously rectify the secondary current output by the transformer to provide a low-voltage DC voltage V2 on both ends of the output capacitor Co.
值得注意的是,此電源轉換電路121僅作為舉例說明,並不用以限制本案。在其他部分實施例中,電源轉換電路121的種類以及電源轉換電路121中的變壓電路、諧振電路、整流電路皆可根據本領域技術人員熟知之任何形式來完成。It should be noted that the
請繼續參考第1圖。如第1圖所示,輸出電流控制電路124電性耦接於低壓側,用以偵測電源轉換電路121的輸出電流Io,並根據輸出電流Io輸出第一控制訊號CT1。高壓電壓控制電路126電性耦接於高壓側,用以偵測高壓直流電壓V1並相應輸出第二控制訊號CT2。Please continue to refer to Figure 1. As shown in FIG. 1, the output
低壓電壓控制電路122電性耦接於低壓側、輸出電流控制電路124和高壓電壓控制電路126。低壓電壓控制電路122用以偵測低壓直流電壓V2,並選擇性地根據低壓直流電壓V2、或根據低壓直流電壓V2和第一控制訊號CT1、或根據該低壓直流電壓V2和該第二控制訊號CT2相應輸出第三控制訊號CT3至驅動電路129。The low
而驅動電路129電性耦接於低壓電壓控制電路122,用以接收第三控制訊號CT3並根據第三控制訊號CT3輸出驅動訊號PWM,以脈衝寬度調變方式切換電源轉換電路121中的切換開關SW1~SW4導通與關斷。藉此,透過調整驅動訊號PWM的責任週期,便可控制完整週期中電源轉換電路121中的切換開關SW1~SW4導通的時間長度,進而控制電源轉換器120的操作。The
在部分實施例中,於同一時點,低壓電壓控制電路122可單獨啟動,或者輸出電流控制電路124以及低壓電壓控制電路122一起啟動,或者高壓電壓控制電路126以及低壓電壓控制電路122一起啟動。也就是說,在本實施例中,三種回授路徑皆包含低壓電壓控制電路122(即,低壓電壓控制電路122會維持啟動),然,於同一時點,三種回授路徑僅有一種會啟動。In some embodiments, at the same point in time, the low-voltage
換言之,在低壓電壓控制模式時,當低壓電壓控制電路122單獨啟動並輸出第三控制訊號CT3時,輸出電流控制電路124和高壓電壓控制電路126相應解耦。在低壓電壓和輸出電流並行控制模式時,當輸出電流控制電路124啟動並輸出第一控制訊號CT1時,低壓電壓控制電路122亦啟動並接收第一控制訊號CT1且輸出第三控制訊號CT3,而高壓電壓控制電路126相應解耦。在低壓電壓和高壓電壓並行控制模式時,當高壓電壓控制電路126啟動並輸出第二控制訊號CT2時,低壓電壓控制電路122亦啟動並接收第二控制訊號CT2且輸出第三控制訊號CT3,而輸出電流控制電路124相應解耦。In other words, in the low-voltage control mode, when the low-
如此一來,電源轉換系統100可透過處理電路140控制輸出電流控制電路124與高壓電壓控制電路126何者啟動何者解耦,或兩者皆解耦,並根據相應的命令值對高壓直流電壓V1的電壓準位、低壓直流電壓V2的電壓準位或是輸出電流Io的電流大小進行控制。值得注意的是,控制電路的啟動與解耦並非限定控制電路是否關閉,只是代表該控制電路是否介入控制。In this way, the
進一步具體而言,處理電路140電性連接於低壓電壓控制電路122、輸出電流控制電路124和高壓電壓控制電路126。處理電路140分別輸出低壓電壓命令LVcmd、輸出電流命令Icmd和高壓電壓命令HVcmd至低壓電壓控制電路122、輸出電流控制電路124和高壓電壓控制電路126,以控制選擇性地僅啟動低壓電壓控制電路122,或啟動低壓電壓控制電路122和輸出電流控制電路124,或者啟動低壓電壓控制電路122和高壓電壓控制電路126。換言之,電源轉換器120可根據處理電路140之控制,操作在低壓電壓控制模式、低壓電壓和輸出電流並行控制模式,或是低壓電壓和高壓電壓並行控制模式,三者當中的任一者,以根據當前的系統狀態進行相應控制。More specifically, the
另外,如第1圖所示,電源轉換器120的高壓側與低壓側可分別耦接高壓側儲能裝置130、低壓側儲能裝置150以進行必要的電力補償。在部分實施例中,高壓側儲能裝置130、低壓側儲能裝置150可由儲能電池實現。舉例來說,低壓側儲能裝置150電性耦接於低壓負載裝置170以及電源轉換電路121之低壓側。當低壓負載裝置170處於輕載時,低壓側儲能裝置150可吸收電源轉換器120a輸出的額外電力。如此一來,當低壓負載裝置170處於重載時或是電源轉換器120不足以供應低壓負載裝置170所需的電力時,低壓側儲能裝置150便可輸出所儲存的電力至低壓負載裝置170,以維持電力系統上的供需平衡。In addition, as shown in Figure 1, the high-voltage side and the low-voltage side of the
相似地,高壓側儲能裝置130電性耦接於直流發電機110以及電源轉換電路121之高壓側。藉此,高壓側儲能裝置130亦可針對直流發電機110輸出至電源轉換器120的電力進行調節,以維持高壓側上高壓直流電壓V1的穩定。Similarly, the high-voltage side
然而,當高壓側儲能裝置130與直流發電機110解聯或發生異常時,高壓側儲能裝置130無法調節高壓側上的高壓直流電壓V1。舉例來說,在極低溫環境下。高壓電池可能因為低溫導致無法工作。在此狀況下,若低壓側的負載端劇烈變動,直流發電機110的響應較慢,不足以及時調整發電機的輸出電力,容易導致高壓側上的高壓直流電壓V1過電壓、欠電壓,使得保護迴路相應動作,進而導致系統操作異常,例如電源系統停止工作等情況發生。However, when the high-voltage side
為了避免上述情況發生,在本揭示內容部分實施例中,於高壓側儲能裝置130與直流發電機110解聯或發生異常時,處理電路140可輸出相應的高壓電壓命令HVcmd控制高壓電壓控制電路126根據高壓電壓命令HVcmd輸出第二控制訊號CT2至低壓電壓控制電路122,使得低壓電壓控制電路122產生相應的第三控制訊號CT3以控制高壓直流電壓V1穩定在相應的目標電壓值。藉此,便可避免過電壓保護機制啟動。
In order to avoid the above situation, in some embodiments of the present disclosure, when the high-voltage side
為便於說明起見,電源轉換器120與處理電路140的協同操作將搭配第3A圖~第3C圖進行說明。請參考第3A圖~第3C圖。第3A圖~第3C圖分別為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電源轉換器120a的操作示意圖。在部分實施例中,第3A圖~第3C圖所示的電源轉換器120a可用以實現第1圖中的電源轉換器120。
For ease of description, the cooperative operation of the
如第3A圖~第3C圖所示,低壓電壓控制電路122包含電壓偵測電路220、加法器123、補償電路以及比較放大器OP1。在結構上,電壓偵測電路220電性耦接於低壓側,用以對低壓直流電壓V2進行偵測以輸出電壓偵測訊號Vd2至加法器123。舉例來說,電壓偵測電路220可為分壓電路,包含彼此串聯的分壓電阻。藉由選用適當的分壓電阻阻值,電壓偵測電路220便可進行分壓並輸出具有適當電壓範圍的電壓偵測訊號Vd2,以供後級電路的操作。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the low-voltage
加法器123電性耦接於低壓側、輸出電流控制電路124和高壓電壓控制電路126,用以接收電壓偵測訊號Vd2、第一控制訊號CT1和第二控制訊號CT2,並將接收到的訊號加總後輸出。
The
補償電路電性耦接於加法器123與驅動電路129之間,用以接收加法器123加總後的訊號。在部分實施例中,如第3A圖所示,補償電路可包含電阻R1、R2、R3和電容C1、C2、C3,但本揭示內容並不以此為限。在其他實施例中,補償電路可包含以各種形式電性連接的電阻器及電容器以形成
RC電路。在第3A圖~第3C圖所示實施例中,電阻R1、R2的一端電性耦接於加法器123,另一端電性耦接於比較放大器OP1的第二端(如:負極端)。電阻R3和電容C2串聯後與電容C3並聯,其一端電性耦接於比較放大器OP1的第二端(如:負極端),另一端電性耦接於比較放大器OP1的輸出端。
The compensation circuit is electrically coupled between the
比較放大器OP1的第一端(如:正極端)電性耦接於處理電路140,用以接收低壓電壓命令LVcmd。比較放大器OP1的第二端(如:負極端)電性耦接於補償電路。比較放大器OP1的輸出端電性耦接於驅動電路129,用以輸出第三控制訊號CT3至驅動電路129。
The first terminal (eg, the positive terminal) of the comparison amplifier OP1 is electrically coupled to the
值得注意的是,在其他部分實施例中,低壓電壓控制電路122亦可以其他方式實現選擇性地接收第一控制訊號CT1或第二控制訊號CT2。雖然在第3A圖~第3C圖所示實施例中,輸出電流控制電路124以及高壓電壓控制電路126皆耦接至低壓電壓控制電路122中的加法器123,但在其他部分實施例中,電源轉換器120亦可設置切換器,並透過切換器選擇性將低壓直流電壓V2、第一控制訊號CT1與第二控制訊號CT2當中之一或二者輸出至低壓電壓控制電路122。因此,第3A圖~第3C圖所示實施例僅為本揭示內容其中一種可能的實現方式,並非用以限制本案。
It is worth noting that in some other embodiments, the low-voltage
相似地,如第3A圖~第3C圖所示,在部分實施例中,輸出電流控制電路124包含電流偵測電路240、補償電路、比較放大器OP2以及整流元件D1。在結構上,電流偵測電路240電性耦接於低壓側,用以根據輸出電流Io輸出一電流偵測訊號Id。舉例來說,在部分實施例中,電流偵測電路240可透過電流偵測電阻實現。Similarly, as shown in FIGS. 3A to 3C, in some embodiments, the output
在部分實施例中,補償電路電性耦接於處理電路140與低壓電壓控制電路122之間,用以接收輸出電流命令Icmd或Icmd_dis。如圖中所示,補償電路可包含電阻R4、R5、R6和電容C4、C5、C6,但本揭示內容並不以此為限。在其他實施例中,補償電路可包含以各種形式電性連接的電阻器及電容器以形成RC電路。在第3A圖~第3C圖所示實施例中,電阻R4、R5的一端電性耦接於處理電路140,另一端電性耦接於比較放大器OP2的第二端(如:負極端)。電阻R6和電容C5串聯後與電容C6並聯,其一端電性耦接於比較放大器OP2的第二端(如:負極端),另一端電性耦接於比較放大器OP2的輸出端。In some embodiments, the compensation circuit is electrically coupled between the
比較放大器OP2的第一端(如:正極端)用以接收電流偵測訊號Id,比較放大器OP2的第二端(如:負極端)電性耦接於補償電路,比較放大器OP2的輸出端透過整流元件D1電性耦接於低壓電壓控制電路122,用以輸出第一控制訊號CT1至低壓電壓控制電路122。The first terminal (such as the positive terminal) of the comparison amplifier OP2 is used to receive the current detection signal Id, the second terminal (such as the negative terminal) of the comparison amplifier OP2 is electrically coupled to the compensation circuit, and the output terminal of the comparison amplifier OP2 transmits The rectifying element D1 is electrically coupled to the low
在部分實施例中,整流元件D1可由二極體單元實現。如第3A圖~第3C圖所示,整流元件D1的陽極端耦接於比較放大器OP2的輸出端,整流元件D1的陰極端耦接於低壓電壓控制電路122。整流元件D1用以確保輸出電流控制電路124與低壓電壓控制電路122之間不會產生電流路徑導致干擾。In some embodiments, the rectifying element D1 can be realized by a diode unit. As shown in FIGS. 3A to 3C, the anode terminal of the rectifying element D1 is coupled to the output terminal of the comparator OP2, and the cathode terminal of the rectifying element D1 is coupled to the low
相似地,如第3A圖~第3C圖所示,在部分實施例中,高壓電壓控制電路126包含電壓偵測電路260、補償電路、比較放大器OP3以及整流元件D2。在結構上,電壓偵測電路260電性耦接於高壓側,用以對高壓直流電壓V1進行偵測以輸出電壓偵測訊號Vd1。舉例來說,相似於電壓偵測電路220,電壓偵測電路260亦可為分壓電路,包含彼此串聯的分壓電阻。藉由選用適當的分壓電阻阻值,電壓偵測電路260便可進行分壓並輸出具有適當電壓範圍的電壓偵測訊號Vd1,以供後級電路的操作。Similarly, as shown in FIGS. 3A to 3C, in some embodiments, the high
在部分實施例中,補償電路電性耦接於電壓偵測電路260與低壓電壓控制電路122之間,用以接收電壓偵測訊號Vd1。在部分實施例中,如圖中所示,補償電路可包含電阻R7、R8、R9和電容C7、C8、C9,但本揭示內容並不以此為限。在其他實施例中,補償電路可包含以各種形式電性連接的電阻器及電容器以形成RC電路。在第3A圖~第3C圖所示實施例中,電阻R7、R8的一端電性耦接於電壓偵測電路260,另一端電性耦接於比較放大器OP3的第二端(如:負極端)。電阻R9和電容C8串聯後與電容C9並聯,其一端電性耦接於比較放大器OP3的第二端(如:負極端),另一端電性耦接於比較放大器OP3的輸出端。In some embodiments, the compensation circuit is electrically coupled between the
比較放大器OP3的第一端(如:正極端)電性耦接於處理電路140,用以接收高壓電壓命令HVcmd或HVcmd_dis。比較放大器OP3的第二端(如:負極端)電性耦接於補償電路。比較放大器OP3的輸出端透過整流元件D2電性耦接於低壓電壓控制電路122,用以輸出第二控制訊號CT2至低壓電壓控制電路122。The first terminal (eg, the positive terminal) of the comparison amplifier OP3 is electrically coupled to the
在部分實施例中,相似於整流元件D1,整流元件D2可由二極體單元實現。如第3A圖~第3C圖所示,整流元件D2的陽極端耦接於比較放大器OP3的輸出端,整流元件D2的陰極端耦接於低壓電壓控制電路122。整流元件D2用以確保輸出電流控制電路124與高壓電壓控制電路126之間不會產生電流路徑導致干擾。In some embodiments, similar to the rectifying element D1, the rectifying element D2 can be realized by a diode unit. As shown in FIGS. 3A to 3C, the anode terminal of the rectifying element D2 is coupled to the output terminal of the comparator OP3, and the cathode terminal of the rectifying element D2 is coupled to the low
在操作上,如第3A圖所示,於高壓側儲能裝置130操作正常時,處理電路140可根據實際需求控制電源轉換器120a操作在低壓電壓控制模式或低壓電壓和輸出電流並行控制模式。當處理電路140使電源轉換器120a選擇性地操作在低壓電壓控制模式時,處理電路140輸出相應的低壓電壓命令LVcmd。此時,低壓電壓控制電路122自處理電路140接收低壓電壓命令LVcmd,以根據低壓電壓命令LVcmd輸出第三控制訊號CT3至驅動電路129,使得驅動電路129控制低壓直流電壓V2穩定在相應的目標電壓值。In operation, as shown in FIG. 3A, when the high-voltage side
具體來說,如第3A圖所示,低壓電壓命令LVcmd可先透過RC濾波電路230進行濾波。經濾波後的低壓電壓命令LVcmd作為低壓電壓控制電路122的參考電壓輸入比較放大器OP1的正極端。而由電壓偵測電路220進行偵測而輸出的電壓偵測訊號Vd2透過加法器123輸入比較放大器OP1的負極端。如此一來,比較放大器OP1便可根據正極端與負極端的電壓誤差訊號,搭配補償電路輸出第三控制訊號CT3至驅動電路129。Specifically, as shown in FIG. 3A, the low-voltage voltage command LVcmd can be filtered through the
舉例來說,在部分實施例中,當低壓直流電壓V2提高時,產生回授之電壓偵測訊號Vd2亦相應提高。當輸出至比較放大器OP1的負極端的電壓偵測訊號Vd2大於作為參考電壓的低壓電壓命令LVcmd時,比較放大器OP1所產生的第三控制訊號CT3的電壓值便會降低。由於比較放大器OP1的輸出端電性耦接至驅動電路129之Vcomp腳位。因此,此時Vcomp腳位的電壓值相應降低,使得驅動電路129輸出的驅動訊號PWM的責任週期降低。如此一來,低壓直流電壓V2便隨之下降,以將低壓直流電壓V2控制在相應於低壓電壓命令LVcmd的電壓準位。For example, in some embodiments, when the low-voltage DC voltage V2 increases, the voltage detection signal Vd2 that generates feedback also increases correspondingly. When the voltage detection signal Vd2 output to the negative terminal of the comparison amplifier OP1 is greater than the low voltage voltage command LVcmd as the reference voltage, the voltage value of the third control signal CT3 generated by the comparison amplifier OP1 will decrease. Because the output terminal of the comparison amplifier OP1 is electrically coupled to the Vcomp pin of the driving
相應地,此時處理電路140輸出高壓電壓命令HVcmd_dis和輸出電流命令Icmd_dis,以控制高壓電壓控制電路126和輸出電流控制電路124根據相應的高壓電壓命令HVcmd_dis和輸出電流命令Icmd_dis解耦。舉例來說,此時高壓電壓命令HVcmd_dis可設為零或趨近於零的值,輸出電流命令Icmd_dis可設為相應於最大輸出電流的電流命令。如此一來,高壓電壓控制電路126和輸出電流控制電路124內的電路便不會影響第三控制訊號CT3。Correspondingly, at this time, the
另一方面,如第3B圖所示,當處理電路140使電源轉換器120a選擇性地操作在低壓電壓和輸出電流並行控制模式時,處理電路140可略調高低壓電壓命令LVcmd並輸出相應的輸出電流命令Icmd。此時,輸出電流控制電路124可自處理電路140接收輸出電流命令Icmd,以根據輸出電流命令Icmd輸出第一控制訊號CT1至低壓電壓控制電路122,使得低壓電壓控制電路122透過驅動電路129控制輸出電流Io穩定在與輸出電流命令Icmd相應的目標電流值。
On the other hand, as shown in Figure 3B, when the
具體來說,如第3B圖所示,由輸出電流命令Icmd作為輸出電流控制電路124的參考電流輸入比較放大器OP2的負極端。而由電流偵測電路240進行偵測而輸出的電流偵測訊號Id輸入比較放大器OP2的正極端。如此一來,比較放大器OP2便可根據正極端與負極端的電壓誤差訊號,搭配補償電路輸出第一控制訊號CT1至低壓電壓控制電路122。
Specifically, as shown in FIG. 3B, the output current command Icmd is used as the reference current of the output
舉例來說,在部分實施例中,當輸出電流Io提高時,產生回授之電流偵測訊號Id亦相應提高。當輸出至比較放大器OP1的正極端的電流偵測訊號Id大於作為參考電流的輸出電流命令Icmd時,比較放大器OP2所產生的第一控制訊號CT1的電壓值便會升高。由於比較放大器OP2的輸出端電性耦接至低壓電壓控制電路122的加法器123,加法器123將電壓偵測訊號Vd2和第一控制訊號CT1加總後的訊號輸入低壓電壓控制電路122的比較放大器OP1的負極端。因此,當第一控制訊號CT1的電壓值升高時,則Vcomp腳位的電壓值相應降低,使得驅動電路129輸出的驅動訊號PWM的責任週期降低以降低輸出電流Io。
For example, in some embodiments, when the output current Io increases, the current detection signal Id that generates feedback also increases accordingly. When the current detection signal Id output to the positive terminal of the comparison amplifier OP1 is greater than the output current command Icmd as the reference current, the voltage value of the first control signal CT1 generated by the comparison amplifier OP2 will increase. Since the output terminal of the comparison amplifier OP2 is electrically coupled to the
如此一來,輸出電流控制電路124便可根據輸出電流命令Icmd輸出第一控制訊號CT1至低壓電壓控制電路122,使得低壓電壓控制電路122透過驅動電路129控制輸出電流Io穩定在與輸出電流命令Icmd相應的目標電流值。相應地,此時處理電路140輸出相應的高壓電壓命令HVcmd_dis
控制高壓電壓控制電路126解耦。其具體操作細節已於先前實施例中詳細說明,故於此不再贅述。
In this way, the output
另一方面,在操作上,如第3C圖所示,於高壓側儲能裝置130與直流發電機110解聯或發生異常時,或當處理電路140使電源轉換器120a選擇性地操作在低壓電壓和高壓電壓並行控制模式時,處理電路140可略調高低壓電壓命令LVcmd並輸出相應的高壓電壓命令HVcmd。此時,高壓電壓控制電路126可自處理電路140接收高壓電壓命令HVcmd,以根據高壓電壓命令HVcmd輸出第二控制訊號CT2至低壓電壓控制電路122,使得低壓電壓控制電路122透過驅動電路129控制高壓直流電壓V1穩定在相應的目標電壓值。
On the other hand, in operation, as shown in Figure 3C, when the high-voltage side
具體來說,如第3C圖所示,高壓電壓控制電路126的詳細操作與低壓電壓控制電路122中的負回授控制相似,高壓電壓命令HVcmd可先透過RC濾波電路270進行濾波。經濾波後的高壓電壓命令HVcmd作為高壓電壓控制電路126的參考電壓輸入比較放大器OP3的正極端。而由電壓偵測電路260進行偵測而輸出的電壓偵測訊號Vd1輸入比較放大器OP3的負極端。如此一來,比較放大器OP3便可根據正極端與負極端的電壓誤差訊號,搭配補償電路輸出第二控制訊號CT2至低壓電壓控制電路122。
Specifically, as shown in FIG. 3C, the detailed operation of the high
舉例來說,在部分實施例中,當高壓直流電壓V1降低時,產生回授之電壓偵測訊號Vd1亦相應降低。當輸出至比較放大器OP3的負極端的電壓偵測訊號Vd1小於作為參考電壓的高壓電壓命令HVcmd時,比較放大器OP3所產生的第二控制訊號CT2的電壓值便會提高。由於比較放大器OP3的輸出端電性耦接至低壓電壓控制電路122的加法器123,加法器123將電壓偵測訊號Vd2和第二控制訊號CT2加總後的訊號輸入低壓電壓控制電路122的比較放大器OP1的負極端。因此,當第二控制訊號CT2的電壓值提高(而電壓偵測訊號Vd2維持不變)時,則Vcomp腳位的電壓值相應降低,使得驅動電路129輸出的驅動訊號PWM的責任週期降低。For example, in some embodiments, when the high-voltage DC voltage V1 decreases, the voltage detection signal Vd1 that generates the feedback is also decreased correspondingly. When the voltage detection signal Vd1 output to the negative terminal of the comparison amplifier OP3 is smaller than the high voltage command HVcmd as the reference voltage, the voltage value of the second control signal CT2 generated by the comparison amplifier OP3 will increase. Since the output terminal of the comparison amplifier OP3 is electrically coupled to the
如此一來,電源轉換器120a的輸出功率隨之降低,以控制高壓直流電壓V1不會進一步降低導致欠電壓保護機制啟動,如此可控制高壓直流電壓V1保持穩定。相應地,此時處理電路140輸出相應的輸出電流命令Icmd_dis控制輸出電流控制電路124解耦。其具體操作細節已於先前實施例中詳細說明,故於此不再贅述。As a result, the output power of the
如此一來,藉由處理電路140分別輸出低壓電壓命令LVcmd、輸出電流命令Icmd與高壓電壓命令HVcmd中之一或二者,便能控制低壓電壓控制電路122、輸出電流控制電路124與高壓電壓控制電路126中之一或二者是否啟動。藉此,能於高壓側儲能裝置130與直流發電機110解聯或發生異常時,將高壓直流電壓V1穩定在相應的目標電壓值,避免高壓直流電壓V1超出安全範圍導致系統的誤操作。亦能於高壓側儲能裝置130操作正常時,選擇性地將低壓直流電壓V2控制在相應於低壓電壓命令LVcmd的電壓準位,及/或將輸出電流Io穩定在與輸出電流命令Icmd相應的目標電流值。In this way, by the
請參考第4A圖~第4C圖。第4A圖~第4C圖分別為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電源轉換器120b的操作示意圖。在部分實施例中,第4A圖~第4C圖所示的電源轉換器120b可用以實現第1圖中的電源轉換器120。於第4A圖~第4C圖中,與第3A圖~第3C圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解,且相似元件之具體原理已於先前段落中詳細說明,若非與第4A圖~第4C圖之元件間具有協同運作關係而必要介紹者,於此不再贅述。Please refer to Figure 4A to Figure 4C. 4A to 4C are respectively schematic diagrams of the operation of the
與第3A圖~第3C圖之實施例相比,在第4A圖~第4C圖之實施例中,低壓電壓控制電路122包含加法器123和減法器125。結構上,加法器123電性耦接電壓偵測電路220和輸出電流控制電路124,用以接收電壓偵測訊號Vd2和第一控制訊號CT1,並將兩者加總後輸出至比較放大器OP1的第二端(如:負極端)。而減法器125電性耦接處理電路140和高壓電壓控制電路126,用以接收低壓電壓命令LVcmd和第二控制訊號CT2,並將低壓電壓命令LVcmd減去第二控制訊號CT2後輸出至比較放大器OP1的第一端(如:正極端)。Compared with the embodiments in FIGS. 3A to 3C, in the embodiments in FIGS. 4A to 4C, the low-voltage
此外,在第4A圖~第4C圖之實施例中,高壓電壓控制電路126的比較放大器OP3的第一端(如:正極端)電性耦接於電壓偵測電路260,用以接收電壓偵測訊號Vd1。高壓電壓控制電路126的比較放大器OP3的第二端(如:負極端)透過補償電路和RC濾波電路270電性耦接於處理電路140,用以接收濾波後的高壓電壓命令HVcmd或HVcmd_dis。In addition, in the embodiments shown in FIGS. 4A to 4C, the first terminal (eg, the positive terminal) of the comparator amplifier OP3 of the high-voltage
在操作上,當處理電路140使電源轉換器120b選擇性地操作在低壓電壓控制模式時,如第4A圖所示,相似於第3A圖,處理電路140輸出相應的低壓電壓命令LVcmd。此時,低壓電壓控制電路122可透過減法器125自處理電路140接收低壓電壓命令LVcmd,並透過加法器123自電壓偵測電路220接收電壓偵測訊號Vd2,使得比較放大器OP1根據正極端與負極端的電壓誤差訊號,搭配補償電路輸出第三控制訊號CT3至驅動電路129。相應地,此時處理電路140輸出相應的高壓電壓命令HVcmd_dis以及輸出電流命令Icmd_dis控制高壓電壓控制電路126與輸出電流控制電路124解耦。其具體操作細節以於先前實施例中詳細說明,故於此不再贅述。In operation, when the
另一方面,當處理電路140使電源轉換器120b選擇性地操作在低壓電壓和輸出電流並行控制模式時,如第4B圖所示,相似於第3B圖,處理電路140可略提高低壓電壓命令LVcmd並輸出相應的輸出電流命令Icmd。此時,低壓電壓控制電路122可透過減法器125接收低壓電壓命令LVcmd,並透過加法器123接收電壓偵測訊號Vd2和第一控制訊號CT1的總和,使得比較放大器OP1根據正極端與負極端的電壓誤差訊號,搭配補償電路輸出第三控制訊號CT3至驅動電路129。相應地,此時處理電路140輸出相應的高壓電壓命令HVcmd_dis控制高壓電壓控制電路126解耦。其具體操作細節以於先前實施例中詳細說明,故於此不再贅述。On the other hand, when the
在另一方面,當處理電路140使電源轉換器120b選擇性地操作在低壓電壓和高壓電壓並行控制模式時,如第4C圖所示,處理電路140輸出相應的高壓電壓命令HVcmd並略提高低壓電壓命令LVcmd。此時,低壓電壓控制電路122可透過減法器125接收低壓電壓命令LVcmd和第二控制訊號CT2的差值,並透過加法器123接收電壓偵測訊號Vd2,使得比較放大器OP1根據正極端與負極端的電壓誤差訊號,搭配補償電路輸出第三控制訊號CT3至驅動電路129。相應地,此時處理電路140輸出相應的輸出電流命令Icmd_dis控制輸出電流控制電路124解耦。On the other hand, when the
舉例來說,在部分實施例中,當高壓直流電壓V1降低時,產生回授之電壓偵測訊號Vd1亦相應降低。當輸出至比較放大器OP3的正極端的電壓偵測訊號Vd1小於作為參考電壓的高壓電壓命令HVcmd時,比較放大器OP3所產生的第二控制訊號CT2的電壓值便會降低。由於比較放大器OP3的輸出端電性耦接至低壓電壓控制電路122的減法器125,減法器125將低壓電壓命令LVcmd和第二控制訊號CT2相減後的訊號輸入低壓電壓控制電路122的比較放大器OP1的正極端。因此,Vcomp腳位的電壓值相應降低,使得驅動電路129輸出的驅動訊號PWM的責任週期降低。For example, in some embodiments, when the high-voltage DC voltage V1 decreases, the voltage detection signal Vd1 that generates the feedback is also decreased correspondingly. When the voltage detection signal Vd1 output to the positive terminal of the comparison amplifier OP3 is smaller than the high voltage command HVcmd as the reference voltage, the voltage value of the second control signal CT2 generated by the comparison amplifier OP3 will decrease. Since the output terminal of the comparison amplifier OP3 is electrically coupled to the
如此一來,在第4A圖~第4C圖所示實施例中,如先前第3A圖~第3C圖之實施例所述,於高壓側儲能裝置130與直流發電機110解聯或發生異常時,電源轉換器120b可操作在低壓電壓和高壓電壓並行控制模式。另一方面,於高壓側儲能裝置130操作正常時,處理電路140可根據實際需求控制電源轉換器120b操作在低壓電壓控制模式或是低壓電壓和輸出電流並行控制模式。藉由,處理電路140用以輸出相應的低壓電壓命令、輸出電流命令與高壓電壓命令,以控制低壓電壓控制電路122、輸出電流控制電路124與高壓電壓控制電路126相應的啟動或解耦,以將低壓直流電壓V2、輸出電流Io或高壓直流電壓V1穩定在相應的目標電壓值和目標電流值。As a result, in the embodiment shown in Fig. 4A to Fig. 4C, as described in the previous embodiment in Fig. 3A to Fig. 3C, the
請參考第5圖。第5圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電源轉換器120的控制方法500的流程圖。為方便及清楚說明起見,下述電源轉換器120的控制方法500是配合第1圖~第4C圖所示實施例進行說明,但不以此為限,任何熟習此技藝者,在不脫離本案之精神和範圍內,當可對作各種更動與潤飾。如第5圖所示,電源轉換器120的控制方法500包含操作S510、S520、S530、S540、S550以及S560。Please refer to Figure 5. FIG. 5 is a flowchart of a
首先,在操作S510中,由電源轉換電路121,將高壓側之高壓直流電壓V1轉換為低壓直流電壓V2輸出至低壓側。First, in operation S510, the
在操作S520中,由處理電路140,選擇性地啟動低壓電壓控制電路122、輸出電流控制電路124和高壓電壓控制電路126中一或二者。具體而言,處理電路140可使電源轉換器120選擇性地操作在低壓電壓控制模式Mode1、低壓電壓和輸出電流並行控制模式Mode2,或是低壓電壓和高壓電壓並行控制模式Mode3,三者當中的任一者。In operation S520, the
在低壓電壓和輸出電流並行控制模式Mode2中,進入操作S530。在操作S530中,於輸出電流控制電路124啟動時,透過輸出電流控制電路124,偵測電源轉換電路121的輸出電流Io並根據輸出電流Io輸出第一控制訊號CT1至低壓電壓控制電路122。舉例來說,輸出電流控制電路124可根據所偵測的電流偵測訊號Id與輸出電流命令Icmd輸出第一控制訊號CT1至低壓電壓控制電路122。In the low-voltage voltage and output current parallel control mode Mode2, enter operation S530. In operation S530, when the output
在低壓電壓和高壓電壓並行控制模式Mode3中,進入操作S540。在操作S540中,於高壓電壓控制電路126啟動時,透過高壓電壓控制電路126,偵測高壓直流電壓V1並根據高壓直流電壓V1輸出第二控制訊號CT2。舉例來說,高壓電壓控制電路126可根據所偵測的電壓偵測訊號Vd1與高壓電壓命令HVcmd輸出第二控制訊號CT2至低壓電壓控制電路122。In the low-voltage and high-voltage parallel control mode Mode3, operation S540 is entered. In operation S540, when the high-
在操作S530和操作S540之後,或在低壓電壓控制模式Mode1中,進入操作S550。在操作S550中,於低壓電壓控制電路122啟動時,透過低壓電壓控制電路122,偵測低壓直流電壓V2並相應輸出第三控制訊號CT3。舉例來說,在低壓電壓控制模式Mode1中,低壓電壓控制電路122可根據所偵測的電壓偵測訊號Vd2與低壓電壓命令LVcmd輸出第三控制訊號CT3至驅動電路129。又例如,在低壓電壓和輸出電流並行控制模式Mode2中,低壓電壓控制電路122可根據所偵測的電壓偵測訊號Vd2、低壓電壓命令LVcmd與第一控制訊號CT1輸出第三控制訊號CT3至驅動電路129。又例如,在低壓電壓和高壓電壓並行控制模式Mode3中,低壓電壓控制電路122可根據所偵測的電壓偵測訊號Vd2、低壓電壓命令LVcmd與第二控制訊號CT2輸出第三控制訊號CT3至驅動電路129。其具體內容以於先前段落中詳細說明,故於此不再贅述。After operation S530 and operation S540, or in the low voltage control mode Mode1, proceed to operation S550. In operation S550, when the low-
最後,在操作S560中,由驅動電路129根據第三控制訊號CT3輸出驅動訊號PWM驅動電源轉換電路121,以相應於第三控制訊號CT3控制高壓直流電壓V1、低壓直流電壓V2或輸出電流Io。Finally, in operation S560, the driving
於上述之內容中,包含示例性的操作。然而此些操作並不必需依序執行。在本實施方式中所提及的操作,除特別敘明其順序者外,均可依實際需要調整其前後順序,甚至可同時或部分同時執行。The above content includes exemplary operations. However, these operations do not have to be performed in sequence. The operations mentioned in this embodiment can be adjusted according to actual needs, and can even be performed simultaneously or partly, unless the order is specifically stated.
所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解此控制方法500如何基於上述多個不同實施例中的電源轉換系統100以執行該等操作及功能,故不再此贅述。Those skilled in the art can directly understand how the
此外,雖然本文將所公開的方法示出和描述為一系列的操作或事件,但是應當理解,所示出的這些操作或事件的順序不應解釋為限制意義。例如,部分操作可以以不同順序發生和/或與除了本文所示和/或所描述之操作或事件以外的其他操作或事件同時發生。另外,實施本文所描述的一個或多個態樣或實施例時,並非所有於此示出的操作皆為必需。此外,本文中的一個或多個操作亦可能在一個或多個分離的步驟和/或階段中執行。In addition, although the disclosed methods are shown and described herein as a series of operations or events, it should be understood that the sequence of these operations or events shown should not be construed in a limiting sense. For example, some operations may occur in a different order and/or simultaneously with other operations or events other than those shown and/or described herein. In addition, when implementing one or more aspects or embodiments described herein, not all operations shown here are necessary. In addition, one or more operations herein may also be performed in one or more separate steps and/or stages.
另外,在部分實施中,高壓電壓控制電路126啟動時,若電壓偵測訊號Vd1小於作為參考電壓的高壓電壓命令HVcmd,則驅動電路129輸出的驅動訊號PWM的責任週期降低。此時,如果電源轉換器120的輸出功率隨之縮小,進而使得輸出至低壓側的低壓直流電壓V2小於低壓側儲能裝置150,可能導致低壓側的電流逆流回電源轉換電路121,而造成電源轉換電路121損壞。In addition, in some implementations, when the high
為了避免上述情況發生,在本揭示內容部分實施例中,如第1圖所示,於電源轉換電路121和低壓側儲能裝置150之間電性耦接保護電路180。為便於說明起見,保護電路180的操作請參考第6A圖和第6B圖。第6A圖、第6B圖分別為根據本揭示內容部分實施例所繪示的保護電路180a、180b的操作示意圖。第6A圖、第6B圖所示的保護電路180a、180b可用以實現第1圖中的保護電路180。如第6A圖、第6B圖所示,保護電路180a、180b耦接於低壓側,當偵測到自低壓側流向電源轉換電路121的逆向電流Iz時,保護電路180a、180b用以輸出停止命令DIS以保護電源轉換電路121。In order to avoid the above situation, in some embodiments of the present disclosure, as shown in FIG. 1, the
在部分實施例中,如第6A圖所示,保護電路180a包含逆電流偵測電路620a。逆電流偵測電路620a電性耦接於低壓側和電源轉換電路121之間。當逆電流偵測電路620a偵測到逆向電流Iz時,逆電流偵測電路620a用以輸出偵測訊號S1至驅動電路129。當驅動電路129接收到偵測訊號S1時,驅動電路129用以輸出停止命令DIS以關斷電源轉換電路121中的複數個開關(如第2圖所示之切換開關SW1~SW4)。In some embodiments, as shown in FIG. 6A, the
在其他部分實施例中,如第6B圖所示,保護電路180b包含逆電流偵測電路620b、保護開關SWp和保護開關驅動器640。逆電流偵測電路620b電性耦接於低壓側和保護開關驅動器640之間。當逆電流偵測電路620b偵測到逆向電流Iz時,逆電流偵測電路620b用以輸出偵測訊號S2至保護開關驅動器640。當保護開關驅動器640接收偵測訊號S2時,保護開關驅動器640用以輸出停止命令以關斷保護開關SWp。具體而言,保護開關SWp和保護開關驅動器640可由一組保護場效電晶體(Oring FET)實現。In other embodiments, as shown in FIG. 6B, the
如此一來,藉由逆電流偵測電路620a及/或620b,當發生逆向電流Iz時,便能透過偵測訊號S1及/或S2主動快速地關斷電源轉換電路121中的切換開關及/或輸出電流路徑上的保護開關SWp,以防止電源轉換電路121損壞。In this way, with the reverse
需要說明的是,在不衝突的情況下,在本揭示內容各個圖式、實施例及實施例中的特徵與電路可以相互組合。圖式中所繪示的電路僅為示例之用,係簡化以使說明簡潔並便於理解,並非用以限制本案。此外,上述各實施例中的各個裝置、單元及元件可以由各種類型的數位或類比電路實現,亦可分別由不同的積體電路晶片實現,或整合至單一晶片。上述僅為例示,本揭示內容並不以此為限。It should be noted that, in the case of no conflict, the features and circuits in the various drawings, embodiments, and embodiments of the present disclosure can be combined with each other. The circuit shown in the figure is only an example, and is simplified to make the description concise and easy to understand, and is not intended to limit the case. In addition, the various devices, units, and components in the foregoing embodiments can be implemented by various types of digital or analog circuits, and can also be implemented by different integrated circuit chips, or integrated into a single chip. The foregoing is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
綜上所述,本案透過應用上述各個實施例中,於高壓側儲能裝置130與直流發電機110解聯或發生異常時,透過處理電路140輸出相應的高壓電壓命令HVcmd控制高壓電壓控制電路126根據高壓電壓命令HVcmd輸出第二控制訊號CT2至低壓電壓控制電路122,使得低壓電壓控制電路122透過驅動電路129控制高壓直流電壓V1穩定在相應的目標電壓值,便可避免電壓異常保護機制啟動。如此一來,在高壓電池異常失效或極低溫環境導致高壓電池無法工作的狀況下,電源轉換器120可主動穩定高壓電源,確保車輛可以正常行駛,進而提高系統可靠度。To sum up, in this case, by applying the above-mentioned various embodiments, when the high-voltage side
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本揭示內容,所屬技術領域具有通常知識者在不脫離本揭示內容之精神和範圍內,當可作各種更動與潤飾,因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。Although the content of this disclosure has been disclosed in the above manner, it is not intended to limit the content of this disclosure. Those with ordinary knowledge in the technical field can make various changes and modifications without departing from the spirit and scope of this disclosure. Therefore, this The scope of protection of the disclosed content shall be subject to the scope of the attached patent application.
100 電源轉換系統
110 直流發電機
120、120a、120b 電源轉換器
121 電源轉換電路
122 低壓電壓控制電路
123 加法器
124 輸出電流控制電路
126 高壓電壓控制電路
129 驅動電路
130 高壓側儲能裝置
140 處理電路
150 低壓側儲能裝置
170 低壓負載裝置
180、180a、180b 保護電路
V1 高壓直流電壓
V2 低壓直流電壓
Io 輸出電流
PWM 驅動訊號
CT1、CT2、CT3 控制訊號
LVcmd 低壓電壓命令
HVcmd、HVcmd_dis 高壓電壓命令
Icmd、Icmd_dis 輸出電流命令
SW1~SW4 切換開關
SW5、SW6 整流開關
L1 諧振電感
Lo 輸出電感
Co 輸出電容
Np 初級繞組
Ns1、Ns2 次級繞組
R1~R9 電阻
C1~C9 電容
OP1、OP2、OP3 比較放大器
D1、D2 整流元件
220、260 電壓偵測電路
230、270 RC濾波電路
240 電流偵測電路
Vd1、Vd2 電壓偵測訊號
Id 電流偵測訊號
500 控制方法
S510、S520、S530、S540、S550、S560 操作
Mode1、Mode2、Mode3 控制模式
Iz 逆向電流
620a、620b 逆電流偵測電路
640 保護開關驅動器
SWp 保護開關
S1、S2 偵測訊號
DIS 停止命令
100
第1圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示一種電源轉換系統的示意圖。 第2圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示一種電源轉換電路的示意圖。 第3A圖~第3C圖分別為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電源轉換器的操作示意圖。 第4A圖~第4C圖分別為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電源轉換器的操作示意圖。 第5圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的電源轉換器的控制方法的流程圖。 第6A圖、第6B圖分別為根據本揭示內容部分實施例所繪示的保護電路的操作示意圖。 FIG. 1 is a schematic diagram of a power conversion system according to some embodiments of the present disclosure. FIG. 2 is a schematic diagram of a power conversion circuit according to some embodiments of the present disclosure. 3A to 3C are respectively schematic diagrams of the operation of the power converter according to some embodiments of the present disclosure. 4A to 4C are respectively schematic diagrams of the operation of the power converter according to some embodiments of the present disclosure. FIG. 5 is a flowchart of the control method of the power converter according to some embodiments of the present disclosure. FIG. 6A and FIG. 6B are respectively schematic diagrams of the operation of the protection circuit according to some embodiments of the present disclosure.
100 電源轉換系統
110 直流發電機
120 電源轉換器
121 電源轉換電路
122 低壓電壓控制電路
124 輸出電流控制電路
126 高壓電壓控制電路
129 驅動電路
130 高壓側儲能裝置
140 處理電路
150 低壓側儲能裝置
170 低壓負載裝置
180 保護電路
V1 高壓直流電壓
V2 低壓直流電壓
Io 輸出電流
PWM 驅動訊號
CT1、CT2、CT3 控制訊號
LVcmd 低壓電壓命令
HVcmd 高壓電壓命令
Icmd 輸出電流命令
100
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