專利名稱：一種開關(guān)工作頻率可變的直流電源及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高頻開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)工作頻率可變的直流電源及其控制方法。
背景技術(shù)：
很多工業(yè)現(xiàn)場，比如電化學(xué)、電焊機(jī)及電機(jī)控制行業(yè)，同一臺直流電源的輸出功率會根據(jù)需要變化很大，在較小功率輸出時(shí)，會由于輸出占空比較小，降低輸出的連續(xù)性，降低電源的輸出質(zhì)量，此時(shí)期望較高的開關(guān)工作頻率可以解決此類問題，相反在大功率輸出時(shí)，為了降低功率器件開關(guān)損耗帶來的溫升和得到較大輸出能力，此時(shí)較低的開關(guān)工作頻率可以滿足要求。因此，目前急需解決工業(yè)現(xiàn)場同一臺直流電源輸出變化范圍很大的情況下，在輕載時(shí)輸出波形連續(xù)性差、電能質(zhì)量差，在重載時(shí)功率器件開關(guān)損耗大、溫升高、功率輸出不理想等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種開關(guān)工作頻率可變的直流電源及其控制方法，以解決一些工業(yè)現(xiàn)場同一臺直流電源輸出變化范圍很大的情況下，在輕載時(shí)輸出波形連續(xù)性差、電能質(zhì)量差，在重載時(shí)功率器件開關(guān)損耗大、溫升高、功率輸出不理想等問題。為解決上述問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案
一種開關(guān)工作頻率可變的直流電源，包括主功率電路、數(shù)字控制電路、人機(jī)交互設(shè)備；所述數(shù)字控制電路分別與主功率電路、人機(jī)交互設(shè)備連接；所述人機(jī)交互設(shè)備用于設(shè)置和顯示直流電源的輸出參數(shù)；所述數(shù)字控制電路根據(jù)人機(jī)交互設(shè)備設(shè)置的直流電源輸出參數(shù)控制直流電源的輸出，并根據(jù)直流電源輸出參數(shù)確定主功率電路的開關(guān)工作頻率。所述主功率電路包括順次連接的三相整流濾波電路、高頻逆變電路、輸出整流濾波電路，三相整流濾波電路輸入端與電網(wǎng)連接，輸出整流濾波電路輸出端連接負(fù)載。所述直流電源的輸出參數(shù)包括輸出電壓、輸出電流、輸出功率中的一種以上。所述數(shù)字控制電路設(shè)有兩個(gè)直流電源輸出功率基準(zhǔn)值較大功率基準(zhǔn)值和較小功率基準(zhǔn)值；同時(shí)數(shù)字控制電路還設(shè)有兩個(gè)開關(guān)工作頻率較高開關(guān)工作頻率和較低開關(guān)工作頻率。作為優(yōu)選的，所述數(shù)字控制電路采用DSP處理器。上述開關(guān)工作頻率可變的直流電源的控制方法如下
所述數(shù)字控制電路剛開始上電工作時(shí)均采用較高開關(guān)工作頻率控制主功率電路工
作；
當(dāng)所述人機(jī)交互設(shè)備設(shè)置的直流電源輸出功率小于較小功率基準(zhǔn)值時(shí)，數(shù)字控制電路采用較高開關(guān)工作頻率控制主功率電路；
當(dāng)所述人機(jī)交互設(shè)備設(shè)置的直流電源輸出功率大于較大功率基準(zhǔn)值時(shí)，數(shù)字控制電路采用較低開關(guān)工作頻率控制主功率電路； 當(dāng)所述人機(jī)交互設(shè)備設(shè)置的直流電源輸出功率在較小功率基準(zhǔn)值和較大功率基準(zhǔn)值之間時(shí)，數(shù)字控制電路維持開關(guān)工作頻率不變。所述數(shù)字控制電路采用閾值比較算法來判定開關(guān)工作頻率高低的輸出，避免開關(guān)工作頻率變換頻繁。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有的有益效果是使同一臺直流電源可以很好的兼顧輕載、重載的不同應(yīng)用場合，較好的解決了在輕載時(shí)輸出波形連續(xù)性差、電能質(zhì)量差，在重載時(shí)功率器件開關(guān)損耗大、溫升高、功率輸出不理想等問題，適合于焊接，電機(jī)驅(qū)動等行業(yè)使用。


圖1實(shí)施方式中的開關(guān)工作頻率可變的直流電源的結(jié)構(gòu)示意 圖2是實(shí)施方式中開關(guān)工作頻率可變的直流電源的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)敘述。如圖1所示，一種開關(guān)工作頻率可變的直流電源，包括主功率電路101、數(shù)字控制電路103、人機(jī)交互設(shè)備102 ;所述數(shù)字控制電路103分別與主功率電路101、人機(jī)交互設(shè)備102連接；所述人機(jī)交互設(shè)備102包括顯示器和鍵盤，用于設(shè)置和顯示直流電源的輸出參數(shù)；所述數(shù)字控制電路103包括DSP處理器、DSP外圍電路，根據(jù)人機(jī)交互設(shè)備102設(shè)置的直流電源輸出參數(shù)控制直流電源的輸出，并根據(jù)直流電源輸出參數(shù)確定主功率電路101的開關(guān)工作頻率。所述主功率電路101包括順次連接的三相整流濾波電路、高頻逆變電路、輸出整流濾波電路，三相整流濾波電路輸入端與電網(wǎng)連接，輸出整流濾波電路輸出端連接負(fù)載。所述直流電源的輸出參數(shù)包括輸出電壓、輸出電流、輸出功率中的一種以上。所述數(shù)字控制電路103設(shè)有兩個(gè)直流電源輸出功率基準(zhǔn)值較大功率基準(zhǔn)值和較小功率基準(zhǔn)值；同時(shí)數(shù)字控制電路還設(shè)有兩個(gè)開關(guān)工作頻率較高開關(guān)工作頻率和較低開關(guān)工作頻率。作為優(yōu)選的，所述數(shù)字控制電路103采用DSP處理器為核心，包括DSP外圍電路、PWM輸出驅(qū)動保護(hù)電路、輸出電壓及電流反饋電路、故障保護(hù)電路。上述開關(guān)工作頻率可變的直流電源的控制方法如下
所述數(shù)字控制電路103剛開始上電工作時(shí)均采用較高開關(guān)工作頻率控制主功率電路101工作；
當(dāng)所述人機(jī)交互設(shè)備102設(shè)置的直流電源輸出功率小于較小功率基準(zhǔn)值時(shí)，數(shù)字控制電路103采用較高開關(guān)工作頻率控制主功率電路101 ；
當(dāng)所述人機(jī)交互設(shè)備102設(shè)置的直流電源輸出功率大于較大功率基準(zhǔn)值時(shí)，數(shù)字控制電路103采用較低開關(guān)工作頻率控制主功率電路101 ；
當(dāng)所述人機(jī)交互設(shè)備102設(shè)置的直流電源輸出功率在較小功率基準(zhǔn)值和較大功率基準(zhǔn)值之間時(shí)，數(shù)字控制電路103維持開關(guān)工作頻率不變。所述數(shù)字控制電路103采用閾值比較算法來判定開關(guān)工作頻率高低的輸出，避免開關(guān)工作頻率變換頻繁。本發(fā)明采用多個(gè)開關(guān)工作頻率的方法，在同一臺直流電源上，針對不同的輸出功率，選用不同的開關(guān)工作頻率，較好的解決了在同一臺電源輸出不同功率時(shí)存在的一些問題，比如輕載時(shí)輸出波形連續(xù)性差、電能質(zhì)量差，重載時(shí)功率器件開關(guān)損耗大、溫升高、功率輸出不理想等問題。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下對本具體實(shí)施例做出各種修改或補(bǔ)充或者采用類似的方式替代，但是這些改動均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此本發(fā)明技術(shù)范圍不局限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)工作頻率可變的直流電源，其特征在于包括主功率電路、數(shù)字控制電路和人機(jī)交互設(shè)備；所述數(shù)字控制電路分別與主功率電路、人機(jī)交互設(shè)備連接；所述人機(jī)交互設(shè)備用于設(shè)置和顯示直流電源的輸出參數(shù)；所述數(shù)字控制電路根據(jù)人機(jī)交互設(shè)備設(shè)置的直流電源輸出參數(shù)控制直流電源的輸出，并根據(jù)直流電源輸出參數(shù)確定主功率電路的開關(guān)工作頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)工作頻率可變的直流電源，其特征在于所述主功率電路包括順次連接的三相整流濾波電路、高頻逆變電路、輸出整流濾波電路，三相整流濾波電路輸入端與電網(wǎng)連接，輸出整流濾波電路輸出端連接負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)工作頻率可變的直流電源，其特征在于所述直流電源的輸出參數(shù)包括輸出電壓、輸出電流、輸出功率中的一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求所述的開關(guān)工作頻率可變的直流電源，其特征在于所述數(shù)字控制電路設(shè)有兩個(gè)直流電源輸出功率基準(zhǔn)值:較大功率基準(zhǔn)值和較小功率基準(zhǔn)值；同時(shí)數(shù)字控制電路還設(shè)有兩個(gè)開關(guān)工作頻率:較高開關(guān)工作頻率和較低開關(guān)工作頻率。
5.用于權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述開關(guān)工作頻率可變的直流電源的控制方法，其特征在于: 所述數(shù)字控制電路剛開始上電工作時(shí)均采用較高開關(guān)工作頻率控制主功率電路工作； 當(dāng)所述人機(jī)交互設(shè)備設(shè)置的直流電源輸出功率小于較小功率基準(zhǔn)值時(shí)，數(shù)字控制電路采用較高開關(guān)工作頻率控制主功率電路； 當(dāng)所述人機(jī)交互設(shè)備設(shè)置的直流電源輸出功率大于較大功率基準(zhǔn)值時(shí)，數(shù)字控制電路采用較低開關(guān)工作頻率控 制主功率電路； 當(dāng)所述人機(jī)交互設(shè)備設(shè)置的直流電源輸出功率在較小功率基準(zhǔn)值和較大功率基準(zhǔn)值之間時(shí)，數(shù)字控制電路維持開關(guān)工作頻率不變。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種開關(guān)工作頻率可變的直流電源的控制方法，其特征在于，所述數(shù)字控制電路采用閾值比較算法來判定開關(guān)工作頻率高低的輸出，避免開關(guān)工作頻率變換頻繁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開關(guān)工作頻率可變的直流電源及其控制方法，直流電源包括主功率電路、數(shù)字控制電路、人機(jī)交互設(shè)備；所述數(shù)字控制電路分別與主功率電路、人機(jī)交互設(shè)備連接；所述人機(jī)交互設(shè)備用于設(shè)置和顯示直流電源的輸出參數(shù)；所述數(shù)字控制電路根據(jù)人機(jī)交互設(shè)備設(shè)置的直流電源輸出參數(shù)控制直流電源的輸出，并根據(jù)直流電源輸出參數(shù)確定主功率電路的開關(guān)工作頻率的高低。所述控制方法是，在同一臺直流電源上，針對不同的輸出功率，選用不同的開關(guān)工作頻率，較好的解決了在同一臺電源輸出不同功率時(shí)存在的問題。本發(fā)明的使同一臺直流電源可以很好的兼顧輕載、重載的不同應(yīng)用場合，適合于焊接，電機(jī)驅(qū)動等行業(yè)使用。
文檔編號H02M7/04GK103078524SQ20131001060
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月12日
發(fā)明者杜貴平 申請人:華南理工大學(xué)