用于dc/dc转换器的控制系统
2019-11-20

用于dc/dc转换器的控制系统

本发明提供了一种使用单个电流传感器和控制器控制具有第一相脚和第二相脚的多相DC/DC转换器的系统和方法。所述单个电流传感器感测流过直流链路的电流量。基于感测的电流量,所述控制器控制流过第一相脚的电流量和流过第二相脚的电流量。

参照图7,提供了控制第一相脚34和第二相脚36(示出在图3中)的方法90。在块92中,单个电流传感器40(示出在图3中)感测流过直流链路52(示出在图3中)的电流量。在块94中,响应于感测流过直流链路52的电流量,单个电流传感器40检测在第一时间间隔期间流过第一相脚34的电流量。在块96,响应于感测流过直流链路52的电流量,单个电流传感器40检测在第二时间间隔期间流过第二相脚36的电流量。在块98,所述方法包括将流过第一相脚34的电流量与第一相脚34的目标电流量进行比较。此外,在块98中,所述方法包括将流过第二相脚36的电流量与第二相脚36的目标电流量进行比较。控制器42可将电流量与各个目标量进行比较。在块100中,响应于将流过第一相脚34的电流量与第一相脚34的目标电流量进行比较,控制器42控制第一相脚34。此外,在块100中,响应于将流过第二相脚36的电流量与第二相脚36目标电流量进行比较,控制器42控制第二相脚36。控制第一相脚34和第二相脚36的步骤控制流过第一相脚34和第二相脚36的电流量。此外,方法90可包括块102。在块102中,控制第一相脚34和第二相脚36改变流过第一相脚34的电流量和流过第二相脚36的电流量。

图4d是示出出当开关SI和S3断开而开关S2和S4接通时流过DC链路的电流是流过电感器LI和L2的电流量之和的示意图;

发明内容

如图3所示,单个电流传感器40在不同的时间间隔感测或检测流过DC链路52的电流量。流过DC链路52的电流量表示在任意给定的时间间隔流过第一相脚34的电流量、流过第二相脚36的电流量、流过第一相脚34和第二相脚36的电流量、或者既没有流过第一相脚34也没有流过第二相脚36的电流量。DC链路52是表示或检测流过第一相脚34的电流量、流过第二相脚36的电流量、流过上述两个相脚的电流量、还是没有流过任何一个相脚的电流量,取决于MPC38的开关S1、S2、S3和S4的开关状态。

继续参照图3,MPC38的第一相脚34具有电感器L1、开关SI和开关S2。相同地,第二相脚36具有电感器L2、开关S3和开关S4。此外,MPC38具有将第一相脚34电连接到第二相脚36的直流(DC)链路52。此外,DC链路52将MPC38连接到负载49,如图3中标识为“Vdc”的DC电压源。

图1是示出具有两个电流传感器的2级多相DC/DC转换器的示意图;

为了优化流过每个相脚34和36的电流量,控制系统30可在相脚34和36之间重新分布电感器电流。在这样的示例中,对于每个相脚34和36的目标电流量可以相互独立。例如,第一相脚34中的目标电流量可以增大,同时第二相脚36中的目标电流量可以减小,从而将电感器电流的更多部分分布到第一相脚34。在这样的示例中,第二相脚36中的目标电流量可以减小到零,从而所有电感器电流流过第一相脚34。此外,第一相脚34中的目标量可以以不同于第二相脚36中的目标量的比率随时间改变。可选地,控制系统30可在相脚34和36之间重新分布电感器电流,从而命令值指示按比例相对固定的目标电流量。

参照图6a至图6b,波形70指示流过电感器LI的电流量。波形72指示由单个电流传感器40感测的流过DC链路52的电流量。波形74指示流过电感器L2的电流量。

如下所述以及图3至图7所示,将MPC38描述为2级MPC。然而,控制系统30可控制具有任意个并联连接的相脚的MPC38。例如,控制系统30可控制3级MPC。

发明内容

继续参照图3,控制系统30具有单个电流传感器40和控制器42。通过使用单个电流传感器40来取代多个电流传感器(如图1所示),控制系统30提供了多个优点。例如,可以以更低的成本来制作控制系统30。此外,可以减小控制系统30的大小、体积和重量。

命令值指示在特定时间对于每个相脚34和36的期望或目标电流量。相脚34和36的目标电流量可以相同,也可以不同。如果目标电流量与相应的感测的电流不匹配,则控制系统30可在相脚34和36之间重新分布电感器电流。为了将相应的感测的电流与可随时间变化的目标电流量匹配,控制系统30可连续在相脚34和36之间重新分布电感器电流。

图7是示出控制多相DC/DC转换器的相脚的方法的流程图。

如图3所示,单个电流传感器40在不同的时间间隔感测或检测流过DC链路52的电流量。流过DC链路52的电流量表示在任意给定的时间间隔流过第一相脚34的电流量、流过第二相脚36的电流量、流过第一相脚34和第二相脚36的电流量、或者既没有流过第一相脚34也没有流过第二相脚36的电流量。DC链路52是表示或检测流过第一相脚34的电流量、流过第二相脚36的电流量、流过上述两个相脚的电流量、还是没有流过任何一个相脚的电流量,取决于MPC38的开关S1、S2、S3和S4的开关状态。

参照图4a,MPC38的开关SI和S4处于断开状态,开关S2和S3处于接通状态。在开关S1、S2、S3和S4的这种开关状态配置(如图4a所示)期间,流过DC链路52的电流量是流过第一相脚34的电感器LI的电流量,也就是流过第一相脚34的电流量。在图4a所示的开关状态下,单个电流传感器40可感测流过电感器LI的电流量。