一种AC-DC变换器输出电流的控制方法及其控制系统

摘要

一种AC-DC变换器输出电流的控制方法，在变换器中开关管的每一个开关周期，分别实时采集辅助绕组两端和初级电路中采样电阻上的电压信号，根据辅助绕组两端的电压信号，运用拐点检测法找到辅助绕组电压下降的拐点，进而得到次级电路当前开关周期的次级电路放电时间t_dis，根据输出电流的设定值I_out和当前开关周期的次级电路放电时间t_dis，计算得到一个开关周期初级采样电阻上峰值电压限定值V_pp,如此循环执行，实现对输出电流的稳定、精确控制。

主权项

一种AC‑DC变换器输出电流的控制方法，基于原边反馈的AC‑DC变换器，其特征在于，在变换器中开关管的每一个开关周期，分别实时采集辅助绕组两端和初级电路中采样电阻两端的电压信号，在每个开关周期开始时刻，将开关管栅极驱动信号PWM波置为高电平，在当前开关周期中，如果采集到的初级电路中采样电阻两端的电压信号值达到上一个开关周期计算得到的初级电路中采样电阻两端的峰值电压限定值V_pp，则将开关管栅极驱动信号PWM波置为低电平，直到当前开关周期结束，下一个开关周期开始前；在当前开关周期中PWM波置为低电平的时间段中，根据辅助绕组两端的电压信号的采样值，运用拐点检测法找到在当前开关周期中的辅助绕组电压下降拐点，进而得到当前开关周期的次级电路放电时间t_dis，根据输出电流的设定值I_out和当前开关周期的次级电路放电时间t_dis，计算得到下一个开关周期初级电路中采样电阻两端的峰值电压限定值V_pp，如此循环执行，实现对输出电流的稳定、精确控制；具体步骤如下：(1)在一个开关周期，实时采集辅助绕组电压信号，并对采集到的辅助绕组两端电压的采样值中最新的n个采样值进行存储，n的大小至少为50；(2)分析最新的n个采样值，在开关管的一个开关周期中，当开关管断开时，次级绕组上的电流I_s迅速上升至峰值电流I_sp，记电流I_s迅速上升至峰值电流I_sp对应的时刻为t₀,t₀时刻为当前开关周期的次级电路放电的开始时刻；(3)根据辅助绕组两端电压的最新的n个采样值，运用拐点检测法测得变换器在当前开关管的开关周期内的次级电路放电时间t_dis：1)记辅助绕组两端电压的最新的n个采样值为v₁、v₂…v_n,为这n个采样值构成的散点图，其中纵轴为采样值大小，横轴为时间，每个数据点在n个数据的散点图上对应点的斜率为k₁、k₂…k_n‑1，该斜率反映了相邻的两个辅助绕组两端电压的采样值之间的变化大小，由于采样为等时间间隔采样，所以斜率计算公式为k_i＝v_i+1‑v_i，i＝1，2…n‑1；2)计算当前平均斜率平均斜率反映了辅助绕组两端电压的最近的n个采样值的总体变化趋势，若在开关管的一个开关周期中，在检测到的次级电路放电的开始时刻t₀后，若采样到的辅助绕组两端电压的连续三个采样值v_p、v_p+1、v_p+2对应的斜率k_p‑1、k_p、k_p+1的绝对值的大小大于当前平均斜率的绝对值的五倍，则采样值v_p对应的采样时刻t_p为当前开关管开关周期的辅助绕组电压波形下降拐点对应时刻，即当前开关周期中的次级电路放电结束时刻，因此，当前开关周期中的次级电路放电时间t_dis＝t_p‑t₀；(4)根据公式计算出下一个开关周期的初级电路中采样电阻两端的峰值电压限定值其中：I_out为输出电流的设定值，N_ps为初级绕组和次级绕组的匝数比，t_s为开关管的开关周期，R₀为初级电路中采样电阻的阻值，I_pp为流经采样电阻R₀的峰值电流；(5)根据初级电路中采样电阻R₀两端的电压采样值，在下一个开关周期中，如果初级电路中采样电阻两端的电压达到限定值V_pp，则PWM波置为低电平，开关管关断。