Способ, устройство и носитель данных для управления пуском импульсного выпрямителя



Способ, устройство и носитель данных для управления пуском импульсного выпрямителя
Способ, устройство и носитель данных для управления пуском импульсного выпрямителя
Способ, устройство и носитель данных для управления пуском импульсного выпрямителя
Способ, устройство и носитель данных для управления пуском импульсного выпрямителя
Способ, устройство и носитель данных для управления пуском импульсного выпрямителя

 


Владельцы патента RU 2633696:

ЗетТиИ Корпорейшн (CN)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электропитанием. Технический результат - обеспечение корректного пуска импульсного выпрямителя по напряжению и/или по току согласно требованиям питаемого объекта и в соответствии с внешней средой импульсного выпрямителя. Способ управления плавным пуском импульсного выпрямителя включает: получение параметра внешней среды импульсного выпрямителя и характерного параметра электропитания питаемого объекта, установку стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току для импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и управление напряжением и/или током импульсного выпрямителя, чтобы запустить его до напряжения и/или тока при полной нагрузке согласно стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току. Предлагается также устройство для управления пуском импульсного выпрямителя. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники

Данное изобретение относится к технике управления электропитанием и, в частности, к способу, устройству и носителю данных для управления пуском импульсного выпрямителя.

Предпосылки создания изобретения

Источник питания средств связи представляет собой оборудование для снабжения энергией оборудования связи, такого как базовая станция связи или аппаратная связи. Импульсный выпрямитель является основным составным компонентом источника питания средств связи. Из-за требования высокой надежности в области связи необходимо, чтобы источник питания средств связи был способен снабжать энергией оборудование связи в различных условиях. Это требует, чтобы импульсный выпрямитель мог запускаться с нагрузкой в различных условиях. Например, импульсный выпрямитель должен запускаться с полной нагрузкой при температуре окружающей среды -40°С, или запускаться с полной нагрузкой, когда оборудование связи питается генератором на топливе, и т.п. Кроме того, промышленные стандарты ограничивают амплитуду выбросов выходного напряжения и время плавного пуска при включении/выключении. Так как условия среды, в которой применяется оборудование связи, различны, необходимо устанавливать подходящую стратегию плавного пуска, такую, чтобы импульсный выпрямитель мог успешно запускаться в любых условиях.

К сожалению, в настоящее время отсутствуют импульсные выпрямители, пригодные для различных условий эксплуатации.

Сущность изобретения

Чтобы решить вышеупомянутые технические проблемы, формы осуществления данного изобретения предлагают способ и устройство для управления пуском импульсного выпрямителя, а также носитель данных, такие, что импульсный выпрямитель может запускаться с нагрузкой согласно требованиям к напряжению и/или току от его устройства питания и к параметрам внешней окружающей среды.

Техническая схема данного изобретения реализуется следующим образом.

Способ для управления плавным пуском импульсного выпрямителя, заключается в том, что:

получают параметр внешней среды импульсного выпрямителя и характерный параметр электропитания питаемого объекта, устанавливают стратегию пуска по напряжению и/или стратегию пуска по току для импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и управляют напряжением и/или током импульсного выпрямителя, чтобы запустить до напряжения и/или тока при полной нагрузке согласно стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току.

В форме осуществления изобретения стратегия пуска по напряжению может включать:

определение длительности повышения напряжения импульсного выпрямителя до напряжения при полной нагрузке согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и повышение напряжения импульсного выпрямителя от начального напряжения до напряжения при полной нагрузке импульсного выпрямителя в пределах длительности; или

определение по меньшей мере одного промежуточного напряжения между начальным напряжением и напряжением при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, получение участков повышения напряжения с использованием начального напряжения и напряжения при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного напряжения в качестве точки или точек разделения на участки, определение длительности повышения напряжения каждого из участков повышения напряжения и последовательное повышение напряжения импульсного выпрямителя согласно определяемым длительностям повышения напряжения.

В форме осуществления изобретения стратегия пуска по току может включать:

определение длительности повышения тока импульсного выпрямителя до тока при полной нагрузке согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и повышение тока импульсного выпрямителя от начального тока до тока при полной нагрузке в пределах этой длительности; или

определение по меньшей мере одного промежуточного тока между начальным током и током при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, получение участков повышения тока с использованием начального тока и тока при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного тока в качестве точки или точек разделения на участки, определение длительности повышения тока каждого из участков повышения тока и последовательное повышение тока импульсного выпрямителя согласно определяемым длительностям повышения тока.

В форме осуществления изобретения характерный параметр электропитания может получаться операцией взятия отсчета, выполняемой в цепи питания импульсного выпрямителя, или на основании требований к электропитанию питаемого объекта.

В форме осуществления изобретения параметры внешней среды импульсного выпрямителя могут содержать по меньшей мере один из следующих параметров:

температуру, влажность, зернистость пыли, напряженность электрического поля и напряженность магнитного поля;

характерные параметры электропитания могут содержать по меньшей мере один из следующих параметров:

входное напряжение, ток на входе, максимальную входную мощность и т.д.

Устройство для управления пуском импульсного выпрямителя, содержащее блок получения данных, блок установления стратегии и блок управления, в котором

блок получения данных сконфигурирован для получения параметра внешней среды импульсного выпрямителя и характерного параметра электропитания питаемого объекта,

блок установления стратегии сконфигурирован для установления стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания,

блок управления сконфигурирован для управления напряжением и/или током импульсного выпрямителя так, чтобы запускать до напряжения и/или тока при полной нагрузке согласно стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току.

В форме осуществления изобретения блок установления стратегии может быть дополнительно сконфигурирован для:

определения длительности повышения напряжения импульсного выпрямителя до напряжения при полной нагрузке согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и повышения напряжения импульсного выпрямителя от начального напряжения до напряжения при полной нагрузке импульсного выпрямителя в пределах этой длительности; или

определения по меньшей мере одного промежуточного напряжения между начальным напряжением и напряжением при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, получения участков повышения напряжения с использованием начального напряжения и напряжения при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного напряжения в качестве точки или точек разделения на участки, определения длительности повышения напряжения каждого из участков повышения напряжения и последовательного повышения напряжения импульсного выпрямителя согласно определяемым длительностям повышения напряжения.

В форме осуществления изобретения блок установления стратегии может быть дополнительно сконфигурирован для:

определения длительности повышения тока импульсного выпрямителя до тока при полной нагрузке согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и повышения тока импульсного выпрямителя от начального тока до тока при полной нагрузке в пределах длительности; или

определения по меньшей мере одного промежуточного тока между начальным током и током при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, получения участков повышения тока с использованием начального тока и тока при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного тока в качестве точки или точек разделения на участки, определения длительности повышения тока каждого из участков повышения тока и последовательного повышения тока импульсного выпрямителя согласно определяемым длительностям повышения тока.

В форме осуществления изобретения, блок получения данных может быть дополнительно сконфигурирован для получения характерного параметра электропитания путем выполнения операции взятия отсчета в цепи питания импульсного выпрямителя, или на основании требований электропитания питаемого объекта.

В форме осуществления изобретения параметры внешней среды импульсного выпрямителя могут содержать по меньшей мере один из следующих параметров:

температуру, влажность, зернистость пыли, напряженность электрического поля и напряженность магнитного поля;

характерные параметры электропитания могут содержать по меньшей мере один из следующих параметров:

входное напряжение, ток на входе, максимальную входную мощность и т.д.

Носитель данных, на котором хранится компьютерная программа, сконфигурированная для осуществления способа управления плавным пуском импульсного выпрямителя, как описано выше.

В формах осуществления данного изобретения, когда импульсный выпрямитель запускается, получаются параметр внешней среды и характерный параметр электропитания его соответствующего питаемого объекта, устанавливается стратегия пуска по напряжению и/или стратегия пуска по току для импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и плавный пуск импульсного выпрямителя управляется согласно стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току до тех пор, пока напряжение при полной нагрузке и/или ток при полной нагрузке не подается на нагрузку Техническая схема данного изобретения предоставляет возможность обеспечения корректного пуска по напряжению и/или току для питаемого объекта согласно требованиям питаемого объекта и в соответствии с окружающей средой, так что импульсный выпрямитель может запускаться с нагрузкой согласно требованиям к напряжению и/или току его устройства питания и согласно внешним параметрам окружающей среды.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для управления пуском источника питания согласно форме осуществления данного изобретения.

На фиг. 2 показана структурная схема конкретной реализации устройства для управления пуском источника питания согласно форме осуществления данного изобретения.

На фиг. 3 показана блок-схема способа для управления пуском источника питания согласно форме осуществления данного изобретения.

На фиг. 4 показана схема пуска по напряжению согласно первой форме осуществления данного изобретения.

На фиг. 5 показана схема пуска по току согласно первой форме осуществления данного изобретения.

На фиг. 6 показана схема пуска по току согласно второй форме осуществления данного изобретения.

На фиг. 7 показана схема пуска по току согласно третьей форме осуществления данного изобретения.

Подробное описание

Цель, техническая схема и преимущество данного изобретения будут более очевидны из дальнейшего подробного описания данного изобретения, выполненного согласно формам осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Стратегия плавного пуска импульсного выпрямителя согласно формам осуществления данного изобретения позволяет части преобразователя постоянного тока в постоянный (Direct Current - Direct Current, DC-DC) импульсного выпрямителя запускаться с полной нагрузкой при различных условиях эксплуатации. Способ плавного пуска принимает использование цифровой обработки сигналов (Digital Signal Processing, DSP), чтобы осуществлять цифровое управление, и топологическая структура DC-DC части является структурой LLC резонансного преобразователя (в контуре которого последовательно включены две индуктивности и емкость). Стратегия пуска включает стратегию плавного пуска по напряжению и стратегию плавного пуска по току. В случае плавного пуска по напряжению опорная величина контура напряжения непрерывно изменяется согласно рабочей среде импульсного выпрямителя до тех пор, пока опорная величина контура напряжения не достигает значения напряжения, установленного контролирующим блоком. В случае плавного пуска по току опорная величина контура тока изменяется согласно рабочей среде импульсного выпрямителя до тех пор, пока опорная величина контура тока не достигает ограничивающей ток точки, установленной контролирующим блоком. После выполнения и плавного пуска по напряжению и плавного пуска по току, Плавный пуск полного импульсного выпрямителя заканчивается.

В форме осуществления данного изобретения структура контура DC-DC части импульсного выпрямителя содержит по меньшей мере контур напряжения и контур тока, работающие в параллель. Плавный пуск импульсного выпрямителя включает плавный пуск по напряжению и плавный пуск по току, которые относятся к плавному пуску с замкнутым контуром.

В форме осуществления данного изобретения топологическая структура DC-DC преобразователя не ограничена LLC резонансным преобразователем. Другие топологические структуры, такие как полный мост со сдвигом фаз и полумост, могут быть применены к форме осуществления данного изобретения.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для управления пуском импульсного выпрямителя согласно формам осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 1, устройство для управления пуском импульсного выпрямителя согласно формам осуществления данного изобретения содержит блок 10 получения данных, блок 11 установления стратегии и блок 12 управления, в котором

блок 10 получения данных сконфигурирован для получения параметра внешней среды импульсного выпрямителя и характерного параметра электропитания питаемого объекта;

блок 11 установления стратегии сконфигурирован для установления стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания;

блок 12 управления сконфигурирован для управления напряжением и/или током импульсного выпрямителя, чтобы запустить его до напряжения и/или тока при полной нагрузке согласно стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току.

Упомянутый блок 11 установления стратегии дополнительно сконфигурирован для:

определения длительности повышения напряжения импульсного выпрямителя до напряжения при полной нагрузке согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и повышения напряжения импульсного выпрямителя от начального напряжения до напряжения при полной нагрузке источника питания в пределах длительности; в соответствии с требованием напряжение может повышаться по установленной кривой (с неравномерной скоростью), например по экспоненте, или по установленной прямой (с равномерной скоростью); или

определения по меньшей мере одного промежуточного напряжения между начальным напряжением и напряжением при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, получения участков повышения напряжения с использованием начального напряжения и напряжения при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного напряжения в качестве точки или точек разделения на участки, определения длительности повышения напряжения каждого из участков повышения напряжения и последовательного повышения напряжения импульсного выпрямителя согласно определяемым длительностям повышения напряжения. Следует отметить,, что промежуточное напряжение не обязательно должно быть установленным, вместо этого оно устанавливается главным образом согласно требованиям к электропитанию, и могут быть установлены одно или несколько промежуточных напряжений.

Упомянутый блок 11 установления стратегии дополнительно сконфигурирован для:

определения длительности повышения тока импульсного выпрямителя до тока при полной нагрузке согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и повышения тока импульсного выпрямителя от начального тока до тока при полной нагрузке в пределах длительности, ток может повышаться по установленной кривой (с неравномерной скоростью), например по экспоненте, или по установленной прямой (с равномерной скоростью); или

определения по меньшей мере одного промежуточного тока между начальным током и током при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, получения участков повышения тока с использованием начального тока и тока при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного тока в качестве точки или точек разделения на участки, определения длительности повышения тока каждого из участков повышения тока и последовательного повышения тока импульсного выпрямителя согласно определяемым длительностям повышения тока. Промежуточный ток не обязательно должно быть установленным, вместо этого он устанавливается главным образом согласно требованиям к электропитанию, и могут устанавливаться один или несколько промежуточных токов.

Упомянутый блок 10 получения данных дополнительно сконфигурирован для получения характерного параметра электропитания путем выполнения операции взятия отсчета в цепи питания импульсного выпрямителя, или на основании требований электропитания питаемого объекта.

Параметры внешней среды импульсного выпрямителя содержат по меньшей мере один из следующих параметров:

температуру, влажность, зернистость пыли, напряженность электрического поля и напряженность магнитного поля;

характерные параметры электропитания содержат по меньшей мере один из следующих параметров: входное напряжение, ток на входе, максимальную входную мощность и т.д.

Следует отметить, что вышеупомянутый блок получения данных может быть реализован посредством схемы взятия отсчета. Или определяемый характерный параметр электропитания и т.п. может конфигурироваться в блоке получения данных. Тогда блок получения данных может быть реализован центральным процессором (Central Processor Unit, CPU), DSP, программируемой пользователем вентильной матрицей (Field Programmable Gate Array, FPGA) или микропроцессором. Каждый блок 11 установления стратегии и блок 12 управления может быть реализован CPU, DSP, FPGA или микропроцессором.

Сущность устройства для управления пуском импульсного выпрямителя согласно формам осуществления данного изобретения будет далее описана на нижеследующих конкретных примерах.

На фиг. 2 показана структурная схема реализации устройства для управления пуском импульсного выпрямителя согласно форме осуществления данного изобретения. В форме осуществления данного изобретения, как показано на фиг. 2, схема 21 отсчета аналоговой величины выполняет взятие отсчета аналоговых величин, таких как температура окружающей среды и входное напряжение устройства питания; схема 22 вычисления кривой плавного пуска вычисляет кривую плавного пуска или прямую линию пуска согласно измеренным аналоговым величинам и подает ее на опорную схему 23 контура напряжения и опорную схему 26 контура тока; опорная схема 23 контура напряжения устанавливает опорное напряжение согласно кривой плавного пуска, вычисленной схемой 22 вычисления кривой плавного пуска; опорное напряжение сравнивается с напряжением, определяемым схемой 24 отсчета напряжения, чтобы получить сигнал рассогласования; компенсирующая схема 25 контура напряжения регулирует и усиливает эту сигнал рассогласования и подает ее на компаратор 29; в то же самое время опорная схема 26 контура тока устанавливает опорный ток сигнала согласно кривой плавного пуска или линии пуска, вычисленной схемой 22 вычисления кривой плавного пуска; этот опорный ток сравнивается с током, определяемым схемой 27 отсчета тока, чтобы получить сигнал рассогласования; компенсирующая схема 28 контура тока регулирует и усиливает этот сигнал рассогласования и подает его на компаратор 29; компаратор 29 сравнивает и фильтрует выходной сигнал компенсирующей схемы 25 контура напряжения и выходной сигнал компенсирующей схемы 28 контура тока и передает ее результирующий сигнал на схему 210 вычисления сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ); сигнал возбуждения, передаваемый схемой 210 вычисления сигнала ШИМ, усиливается управляющей схемой 211 мощного транзистора, чтобы заставить работать мощный транзистор. Это является процессом регулирования с обратной связью для осуществления плавного пуска импульсного выпрямителя.

На фиг. 3 показана блок-схема способа для управления пуском импульсного выпрямителя согласно форме осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 3, способ для управления пуском импульсного выпрямителя согласно форме осуществления данного изобретения включает:

Шаг 301, получают параметр внешней среды импульсного выпрямителя и характерный параметр электропитания питаемого объекта.

Характерный параметр электропитания и параметр внешней среды получают операцией взятия отсчета, выполняемой в схеме питания импульсного выпрямителя. Или, характерный параметр электропитания получают на основании требований к электропитанию питаемого объекта.

Параметры внешней среды импульсного выпрямителя содержат по меньшей мере один из следующих параметров:

температуру, влажность, зернистость пыли, напряженность электрического поля и напряженность магнитного поля;

характерные параметры электропитания содержат по меньшей мере один из следующих параметров:

входное напряжение, ток на входе, максимальную входную мощность и т.д.

В частности, параметр внешней среды, такой как температура или влажность, цепи питания может быть получен с помощью цифрового датчика температуры или влажности. Другие параметры, такие как зернистость Пыли, также могут получаться таким же образом. Характерный параметр устройства питания может определяться измерительной схемой или предварительно устанавливаться вручную согласно фактическим сценариям применения перед монтажом аппаратуры выпрямителя.

Шаг 302, стратегию пуска по напряжению и/или стратегию пуска по току для импульсного выпрямителя устанавливают согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания.

Стратегия пуска по напряжению включает:

длительность для повышения напряжения импульсного выпрямителя до напряжения при полной нагрузке определяют согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и напряжение импульсного выпрямителя повышают от начального напряжения до напряжения при полной нагрузке с постоянной скоростью в пределах длительности, напряжение может повышаться по установленной кривой (с неравномерной скоростью), например по экспоненте, или по установленной прямой (с равномерной скоростью); или

по меньшей мере одно промежуточное напряжение определяют между начальным напряжением и напряжением при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, участки повышения напряжения получают с использованием начального напряжения и напряжения при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного напряжения в качестве точки или точек разделения на участки, определяют длительность повышения напряжения каждого из участков повышения напряжения и напряжение импульсного выпрямителя последовательно повышают согласно определяемым длительностям повышения напряжения. Промежуточный ток не обязательно устанавливать, вместо этого, его устанавливают главным образом согласно требованиям к электропитанию, и могут устанавливаться один или несколько промежуточных токов.

Стратегия пуска по току включает:

длительность повышения тока импульсного выпрямителя до тока при полной нагрузке определяют согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и ток импульсного выпрямителя повышают от начального тока до тока при полной нагрузке в пределах этой длительности, ток может повышаться по установленной кривой (с неравномерной скоростью), например по экспоненте, или по установленной прямой (с равномерной скоростью); или

по меньшей мере один промежуточный ток определяют между начальным током и током при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, участки повышения тока получают с использованием начального тока и тока при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного тока в качестве точки или точек разделения на участки, определяют длительность повышения тока каждого из участков повышения тока и ток импульсного выпрямителя последовательно повышают согласно определяемым длительностям повышения тока. Промежуточный ток не обязательно должен устанавливаться, вместо этого, он устанавливается главным образом согласно требованиям к электропитанию, и могут устанавливаться один или несколько промежуточных токов.

В формах осуществления данного изобретения пуск по напряжению и пуск по току могут выполняться параллельно. Конечно, по мере необходимости может выполняться только один из пуска по напряжению или пуска по току цепи питания.

Шаг 303, напряжением и/или током импульсного выпрямителя управляют так, чтобы запустить его до напряжения и/или тока при полной нагрузке согласно стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току.

Пуск по напряжению и/или пуск тока цепи питания для импульсного выпрямителя подстраивают согласно упомянутой стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току так, что напряжение пуска и/или ток пуска плавно регулируется до напряжения и/или тока при полной нагрузке.

Сущность технической схемы форм осуществления данного изобретения будет ниже описана на примерах конкретной компенсации для выпрямителя.

Форма осуществления 1

Резонансный LLC DC-DC преобразователь имеет следующие особенности: (1) так как резонансные элементы работают в режиме синусоидального резонанса, напряжение на переключательном транзисторе пересекает нуль естественным образом, включение/выключение при нулевом напряжении на переключательном транзисторе на первичной стороне может быть реализовано в диапазоне преобразования частоты, приводя к уменьшенным потерям источника питания; (2) уменьшенные потерь делают возможными более высокую рабочую частоту, уменьшенные объем и стоимость преобразователя и улучшенную удельную мощность; (3) диод на вторичной стороне выключается естественно, что устраняет выброс напряжения на вторичной стороне и снижает потери выключения. Поэтому вследствие существенных преимуществ в коэффициенте преобразования и удельной мощности LLC резонансный преобразователь одобрен специалистами в промышленности импульсных источников питания. В настоящее время DC-DC часть в самых последних импульсных выпрямителях для связи использует в большинстве случаев топологическую структуру резонансного LLC преобразователя.

Однако резонансный LLC преобразователь имеет следующие недостатки: он не способен осуществлять законченное плавное переключение при работе при низком напряжении с малой нагрузкой, и его частота переключения будет в это время довольно высокой при его относительно больших потерь переключения. В случае длительной работы при низком напряжении с малой нагрузкой мощный транзистор будет поврежден из-за повышенной температуры, накопленной из-за потерь переключения.

При плавном пуске DC-DC части, в случае, когда нагрузка мала и выходное напряжение низко в самом начале работы, если плавный пуск занимает долгое время, то есть при работе в этом режиме в течение долгого времени, мощный транзистор будет поврежден из-за повышенной температуры, накопленной из-за потерь переключения. Поэтому выходное напряжение необходимо быстро повышать в начале пуска. Импульсный выпрямитель для средств связи ограничивает перерегулирование выходного напряжения во время пуска. Если выходное напряжение увеличивается слишком быстро в течение всего процесса плавного пуска, перерегулирование выходного напряжения превысит допустимый диапазон. По причинам, описанным выше, стратегия плавного пуска выходного напряжения является такой, как показанная на фиг. 4: в начале пуска опорную величину контура напряжения при плавном пуске по напряжению повышают от V0 до V1 в пределах длительности t1, которая является относительно короткой; опорную величину контура напряжения при плавном пуске по напряжению повышают от V1 до значения Vref, установленного контролирующим блоком, в пределах длительности от t1 до t2, которая является относительно длинной и поэтому не будет приводить к проблеме перерегулирования выходного напряжения.

Кроме того, промышленные стандарты ограничивают бросок пускового тока при плавном пуске, и таким образом необходимо ограничивать ток на выходе в течение пуска. Таким образом, как показано на фиг. 5, ограничивающую ток точку устанавливают на I0 в начале плавного пуска, и ограничивающая ток точка идет к ограничивающей ток точке Iref, выдаваемой контролирующим блоком после длительности t1. Таким путем бросок пускового тока также ограничивают стратегией плавного пуска по току.

В этой форме осуществления изобретения значения t1 и V1 могут определяться согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания питаемого объекта, или могут определяться заранее. V0 и I0 - заданные значения в цепи питания. Значения начального напряжения и начального тока различных источников питания могут иметь некоторые различия, но они могут определяться на основании характеристик соответствующих источников питания. Iref определяется согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания питаемого объекта, и может быть также определено заранее.

Форма осуществления изобретения 2

Система электропитания средств связи в наружной базовой станции обычно оборудуется генератором на топливе, и в зависимости от требуемой нагрузки могут использоваться генераторы на топливе с различными значениями мощности, такие как обычно используемые трехфазные 10 кВт генераторы на топливе, используемые на малых наружных базовых станциях. Проблема этого генератора на топливе состоит в том, что, когда его нагрузки в трех фазах являются несбалансированными, переменное входное напряжение в одной или двух фазах с меньшей нагрузкой может достигать такого высокого уровня, что защита от перенапряжений выпрямителя, которому генератор на топливе подает энергию, запускается из-за броска входного напряжения. Таким образом, требуется, чтобы трехфазный генератор на топливе мог балансировать нагрузки в его трех фазах. Это требует, чтобы выпрямители трех фаз генератора на топливе могли балансировать свои нагрузки. Однако когда генератор на топливе запускается с выпрямителями, различие в аппаратных средствах лишают возможности гарантировать одновременные пуск и уравновешивание нагрузок выпрямителей трех фаз генератора на топливе. Таким образом, без оптимизации в отношении стратегии трудно гарантировать отсутствие той проблемы, что защита от перенапряжений запускается обнаружением выпрямителем входного броска напряжения из-за несбалансированных напряжений в трех фазах, когда генератор на топливе запускается с нагрузкой.

Переменное входное напряжение в некоторой фазе превысит порог защиты от перенапряжений на входе, когда степень дисбаланса нагрузок, принимаемых на себя тремя фазами трехфазного генератора на топливе, превышает диапазон. Таким образом, возникновения этого явления можно избежать, ограничивая стратегию плавного пуска.

В этой форме осуществления изобретения плавный пуск по току DC-DC части выпрямителя ограничивают, то есть отклонение мощности нагрузки в каждой фазе трехфазного генератора на топливе ограничивают в допустимом диапазоне, изменяя крутизну плавного пуска по току.

На фиг. 6 показана зависимость между опорной величиной контура тока DC-DC части выпрямителя и временем. В самом начале ограничивающую ток точку фиксируют на I0 и оставляют неизменной в течение длительности t1; ограничивающая ток точка увеличивается от I0 до I1 в пределах длительности между t1 и t2, которая является относительно более длинной; плавное изменение ограничивающей ток точки в пределах обеих длительностей гарантирует, что выпрямитель в каждой фазе трехфазного генератора на топливе имеет некоторую нагрузку, и степени дисбаланса нагрузок в этих трех фазах имеют малые разности, таким образом проблема большого отклонения входных напряжений в этих трех фазах не будет возникать; впоследствии ограничивающая ток точка быстро увеличивается от I1 до Iref в пределах длительности между t2 и t3, Плавный пуск с ограничением тока завершается. Дополнительно, в этом процессе плавный пуск по напряжению остается таким же, как показанный на фиг. 4.

В этом примере значения t1 и V1 могут определяться согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания питаемого объекта, или могут быть определены заранее. V0 и I0 являются заданными значениями в схеме источника питания. Значения начального напряжения и начального тока различных источников питания могут иметь некоторые различия, но они могут быть определены на основании характеристик соответствующих источников питания. Iref определяется согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания питаемого объекта, или также может быть определен заранее. t2 и t3 могут быть определены согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания питаемого объекта, или могут быть также определены заранее.

Форма осуществления изобретения 3

В настоящее время рынок требует, чтобы выпрямители могли нормально работать при низкой температуре или запускаться с полной нагрузкой сразу после периода хранения при низкой температуре. Например, некоторые клиенты требуют, чтобы импульсные выпрямители могли запускаться с полной нагрузкой при температуре -40°С. Однако рабочие характеристики некоторых приборов в импульсном выпрямителе могут резко ухудшаться, что делает импульсный выпрямитель неспособным запускаться при полной нагрузке. Тогда обычно запускаются некоторые защитные действия внутри импульсного выпрямителя, приводящие к невыполнению плавного пуска.

Плавный пуск с полной нагрузкой импульсного выпрямителя может быть достигнут модификацией стратегии плавного пуска. Разумно установленные кривая плавного пуска по току и кривая плавного пуска по напряжению позволяют импульсному выпрямителю изменять свою стратегию плавного пуска в зависимости от температуры окружающей среды, чтобы успешно осуществлять пуск с полной нагрузкой, не запуская некоторых защитных действий внутри выпрямителя.

Как показано на фиг. 7, согласно стратегии плавного пуска по току в DC-DC части в самом начале ограничивающая ток точка фиксируется на I0 и остается неизменной в течение длительности t1; ограничивающая ток точка увеличивается от I0 до I1 в пределах длительности между t1 и t2; стратегия плавного пуска по току от t0 до t2 такая же, как в форме осуществления изобретения 2. Время, в течение которого опорная величина тока повышается от I1 до Iref, имеет изменяющуюся с температурой крутизну, отличную от постоянной, то есть длительность от t2 до t3 изменяется с температурой окружающей среды выпрямителя. Конечно, это требует температурного датчика, который может определять температуру окружающей среды, где работает выпрямитель.

Формы осуществления данного изобретения далее раскрывают выпрямитель, который содержит устройство для управления пуском источника питания, как описано выше.

Способ и устройство для управления пуском источника питания согласно формам осуществления данного изобретения могут быть реализованы процессором DSP, а также и другими путями. Например, опорные величины контура напряжения и контура тока вычисляются и устанавливаются комбинированным цифровым и аналоговым образом, то есть однокристальным микрокомпьютером. Схема компенсации контура напряжения и схема компенсации контура тока могут быть реализованы аналоговой схемой. Все они могут быть далее реализованы аналоговой схемой. Это не будет повторяться здесь.

Формы осуществления данного изобретения раскрывают также носитель данных, на котором хранится компьютерная программа, эта компьютерная программа сконфигурирована для осуществления способа для управления плавным пуском импульсного выпрямителя в предыдущих формах осуществления изобретения.

Очевидно, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные модули и шаги изобретения, которые описаны выше, могут быть реализованы универсальным вычислительным устройством, интегрированным в одно вычислительное устройство или распределенным в сети, составленной многочисленными вычислительными устройствами. В качестве варианта они могут быть реализованы программными кодами, которые могут выполняться вычислительным устройством, и поэтому хранящимися в запоминающем устройстве и выполняемыми вычислительным устройством. В некоторых ситуациях описанные или изображенные шаги могут выполняться в порядке, отличном от приведенного здесь, или реализовываться как различные интегральные модули; в других случаях ряд модулей или шагов из них могут быть реализованы как один интегральный модуль. Таким образом, изобретение не ограничено никакой конкретной комбинацией аппаратных и программных средств.

Вышеприведенное описание является просто описанием предпочтительных форм осуществления данного изобретения, но не ограничивает объем данного изобретения.

Промышленная применимость

Данное изобретение может обеспечить корректный пуск по напряжению и/или по току для питаемого объекта согласно требованиям питаемого объекта и в соответствии с окружающей средой, так что импульсный выпрямитель может запускаться с нагрузкой согласно требованиям к напряжению и/или току его устройства питания и согласно параметрам окружающей среды.

1. Способ управления плавным пуском импульсного выпрямителя, в котором:

получают параметр внешней среды импульсного выпрямителя и характерный параметр электропитания питаемого объекта, устанавливают стратегию пуска по напряжению и/или стратегию пуска по току для импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и управляют напряжением и/или током импульсного выпрямителя, чтобы запустить его до напряжения и/или тока при полной нагрузке согласно стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току.

2. Способ по п. 1, в котором стратегия пуска по напряжению включает:

определение длительности повышения напряжения импульсного выпрямителя до напряжения при полной нагрузке согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и повышение напряжения импульсного выпрямителя от начального напряжения до напряжения при полной нагрузке импульсного выпрямителя в пределах длительности; или

определение по меньшей мере одного промежуточного напряжения между начальным напряжением и напряжением при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, получение участков повышения напряжения с использованием начального напряжения и напряжения при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного напряжения в качестве точки или точек разделения на участки, определение длительности повышения напряжения каждого из участков повышения напряжения и последовательное повышение напряжения импульсного выпрямителя согласно определяемым длительностям повышения напряжения.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором стратегия пуска по току включает:

определение длительности повышения тока импульсного выпрямителя до тока при полной нагрузке согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и повышение тока импульсного выпрямителя от начального тока до тока при полной нагрузке в пределах этой длительности; или

определение по меньшей мере одного промежуточного тока между начальным током и током при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, получение участков повышения тока с использованием начального тока и тока при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного тока в качестве точки или точек разделения на участки, определение длительности повышения тока каждого из участков повышения тока и последовательное повышение тока импульсного выпрямителя согласно определяемым длительностям повышения тока.

4. Способ по п. 3, в котором характерный параметр электропитания получают посредством операции взятия отсчета, выполняемой в схеме питания импульсного выпрямителя, или на основании требований к электропитанию питаемого объекта.

5. Способ по п. 4, в котором параметры внешней среды импульсного выпрямителя содержат по меньшей мере один из следующих параметров:

температуру, влажность, зернистость пыли, напряженность электрического поля и напряженность магнитного поля; и

характерные параметры электропитания содержат по меньшей мере один из следующих параметров:

входное напряжение, ток на входе, максимальную входную мощность.

6. Устройство для управления пуском импульсного выпрямителя, содержащее блок получения данных, блок установления стратегии и блок управления, при этом

блок получения данных сконфигурирован для получения параметра внешней среды импульсного выпрямителя и характерного параметра электропитания питаемого объекта,

блок установления стратегии сконфигурирован для установления стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания,

блок управления сконфигурирован для управления напряжением и/или током импульсного выпрямителя так, чтобы запускать его до напряжения и/или тока при полной нагрузке согласно стратегии пуска по напряжению и/или стратегии пуска по току.

7. Устройство по п. 6, в котором блок установления стратегии дополнительно сконфигурирован для:

определения длительности повышения напряжения импульсного выпрямителя до напряжения при полной нагрузке согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и повышения напряжения импульсного выпрямителя от начального напряжения до напряжения при полной нагрузке импульсного выпрямителя в пределах этой длительности; или

определения по меньшей мере одного промежуточного напряжения между начальным напряжением и напряжением при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, получения участков повышения напряжения с использованием начального напряжения и напряжения при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного напряжения в качестве точки или точек разделения на участки, определения длительности повышения напряжения каждого из участков повышения напряжения и последовательного повышения напряжения импульсного выпрямителя согласно определяемым длительностям повышения напряжения.

8. Устройство по п. 6 или 7, в котором блок установления стратегии дополнительно сконфигурирован для:

определения длительности повышения тока импульсного выпрямителя до тока при полной нагрузке согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания и повышения тока импульсного выпрямителя от начального тока до тока при полной нагрузке в пределах длительности; или

определения по меньшей мере одного промежуточного тока между начальным током и током при полной нагрузке импульсного выпрямителя согласно параметру внешней среды и характерному параметру электропитания, получения участков повышения тока с использованием начального тока и тока при полной нагрузке в качестве оконечных точек и с использованием по меньшей мере одного промежуточного тока в качестве точки или точек разделения на участки, определения длительности повышения тока каждого из участков повышения тока и последовательного повышения тока импульсного выпрямителя согласно определяемым длительностям повышения тока.

9. Устройство по п. 8, в котором блок получения данных дополнительно сконфигурирован для получения характерного параметра электропитания путем выполнения операции взятия отсчета в схеме питания импульсного выпрямителя или на основании требований электропитания питаемого объекта.

10. Устройство по п. 9, в которой параметры внешней среды импульсного выпрямителя содержат по меньшей мере один из следующих параметров:

температуру, влажность, зернистость пыли, напряженность электрического поля и напряженность магнитного поля; и

характерный параметр электропитания содержит по меньшей мере один из следующих параметров:

входное напряжение, ток на входе, максимальную входную мощность.

11. Носитель данных, на котором хранится компьютерная программа, сконфигурированная для осуществления способа управления плавным пуском импульсного выпрямителя по любому из пп. 1-5.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники. Предложен трехточечный вентильный преобразователь (1) с активными фиксаторами уровня, который содержит по меньшей мере одну полумостовую схему (5), включенную в контур (2) постоянного напряжения.

Использование – в области электротехники. Технический результат – обеспечение лучшей стабилизации выходного напряжения в сети.

Использование: в области электротехники. Технический результат – снижение веса системы привода двигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в силовых преобразователях. Техническим результатом является повышение быстродействия устранения электрической дуги, возникшей в схеме вентильного преобразователя переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к подмодулю модульного многоступенчатого преобразователя частоты с однополюсным аккумулятором энергии и с включенной параллельно аккумулятору энергии мощной полупроводниковой последовательной схемой, содержащей два последовательно включенных мощных полупроводниковых переключателя с одинаковым направлением пропускания, причем встречно-параллельно каждому включаемому и выключаемому мощному полупроводниковому переключателю включен безынерционный диод.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для преобразования переменного тока в постоянный, и наоборот. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для подключения управляемого выпрямителя напряжения к источнику напряжения переменного тока, содержащем токоограничивающие цепи, по одной на каждый входной зажим выпрямителя, каждая из которых соединяет входной зажим указанного устройства, подключенный к одному из входных зажимов упомянутого источника напряжения, с входным зажимом указанного устройства, подключенным к одному из входных зажимов управляемого выпрямителя напряжения, причем каждая токоограничивающая цепь содержит дополнительный токоограничивающий элемент, а также первый и второй выключатели, при этом первые выключатели включены между входными зажимами устройства и первыми зажимами дополнительных токоограничивающих элементов, вторые зажимы которых подключены к выходным зажимам устройства, а вторые выключатели включены между первыми и вторыми зажимами дополнительных токоограничивающих элементов, в качестве этих элементов применены токоограничивающие реакторы.

Изобретение относится к устройствам для заряда аккумуляторных батарей. Технический результат - повышение эффективности преобразования мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях электрической энергии. Техническим результатом является обеспечение защиты от перегрузки электрических аппаратов, потребляющих мощность, превышающую номинальную мощность преобразователя электрической энергии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания с бестрансформаторным входом, используемых в устройствах питания силовой электроники.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты тиристорного преобразователя. Техническим результатом является улучшение защитных функций и обеспечение диагностики трехфазного выпрямителя с последовательным включением тиристоров.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока для летательных аппаратов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления выпрямителем с емкостным фильтром на выходе при создании электромеханических систем.

Изобретение относится к железнодорожной технике и предназначено для управления тяговым тиристорным приводом электровозов с коллекторными тяговыми двигателями в режимах тяги и электрического (рекуперативного) торможения.

Изобретение относится к классу цифровых асинхронных одноканальных систем импульсно-фазового управления (СИФУ) и предназначено для использования в трехфазно-трехфазных тиристорных непосредственных преобразователях частоты (НПЧ), построенных на базе трех реверсивных тиристорных выпрямителей с нулевой точкой, для регулирования скорости вращения асинхронных двигателей в подъемно-транспортных механизмах и механизмах центробежного действия.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для получения любых питающих напряжений постоянного тока от базового питания, например от бортовой сети автомобиля +12В или в предприятиях связи с питанием -60В.

Изобретение относится к классу цифровых синхронных одноканальных систем управления, построенных по принципу фазового управления, с арккосинусоидальной зависимостью между фазой управляющих импульсов и сигналом управления и предназначено для использования в трехфазных управляемых мостовых выпрямителях с микропроцессорной системой управления, широким диапазоном регулирования углов управления силовых вентилей, включая и условия искажения питающего напряжения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для выравнивания температур полупроводниковых структур параллельно работающих вентилей в преобразователях частоты с непосредственно связью.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в снижении до безопасных значений токов цепей управляемых выпрямителей напряжения (УВН) (1), возникающих при подключении УВН с незаряженным выходным конденсатором (20) к источнику напряжения (ИН) (3) переменного тока в моменты времени, когда напряжение ИН близко к его амплитудному значению, в упрощении, ускорении и повышении качества настройки емкости выходного конденсатора (20), индуктивности токоограничивающего реактора (34) УВН и коэффициентов передачи связей между элементами управляющего устройства (5).
Наверх