專利名稱：帶有模擬填充控制裝置的順序分流調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開的實(shí)施例一般涉及電氣系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明實(shí)施例涉及調(diào)制電氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一些電力系統(tǒng)包含組合工作的多個(gè)電源以提供電力。例如，在航天器和衛(wèi)星應(yīng)用中，來自一組太陽能電池板的電力必須與負(fù)載匹配或被分流至地面。隨著負(fù)載改變，分流至地面的電力量可改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制的順序分流調(diào)節(jié)器開關(guān)(switch)系統(tǒng)和方法。電源開關(guān)經(jīng)控制開關(guān)從電源至電氣總線的第一電流。此外，電流可控開關(guān)提供從電源至電氣總線的控制電流。 在一個(gè)實(shí)施例中，順序分流調(diào)節(jié)器包含電源開關(guān)，其可操作用于開關(guān)從電源至電氣總線的電流。此外，電流可控開關(guān)可操作用于提供從電源至電氣總線的控制電流，以及控制器可操作用于控制電源開關(guān)和電流可控開關(guān)。在另一個(gè)實(shí)施例中，順序分流調(diào)節(jié)方法控制電源開關(guān)開關(guān)從電源至電氣總線的第一電流。該方法進(jìn)一步控制電流可控開關(guān)，其可操作用于提供從電源至電氣總線的控制電流。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種使用帶有模擬填充控制裝置的順序分流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電氣系統(tǒng)的方法，其接收來自一個(gè)或多個(gè)電流源的電流。該方法進(jìn)一步開關(guān)離散量中的第一子集的電流從而提供第一電流至電氣總線，且以提供模擬量中的第二子集的電流從而提供第二電流至電氣總線。該方法還控制離散量和模擬量，從而使第一電流加第二電流與電氣總線上的負(fù)載基本匹配。該概要用于以簡(jiǎn)化的形式介紹后面具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步說明的選擇概念。該概要不意在指明所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或重要特征，也不意在用為協(xié)助決定所要求保護(hù)主題的范圍。


結(jié)合附圖及參考具體描述和權(quán)利要求，可得出對(duì)本公開實(shí)施例更完整的理解，其中在整個(gè)附圖中相似的編號(hào)指代相似的元件。提供這些附圖用于幫助理解本公開，而不限制本公開的幅度、范圍、比例或適用性。這些附圖并不必按規(guī)定比例。圖I是圖示說明根據(jù)本公開實(shí)施例示出電源開關(guān)組和控制器的示例性PWM控制順序分流調(diào)節(jié)器。圖2是圖示說明根據(jù)本公開實(shí)施例示出圖I中電源開關(guān)組和控制器的操作的示例曲線圖。圖3是圖示說明根據(jù)本公開實(shí)施例的圖I中控制器的示例性功能方塊圖。
圖4是圖示說明根據(jù)本公開實(shí)施例示出PWM控制的順序分流調(diào)節(jié)過程的示例流程圖。圖5是圖示說明根據(jù)本公開實(shí)施例示出使用帶有模擬填充控制裝置的PWM控制的順序分流調(diào)節(jié)器的電氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程的示例流程圖。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)說明本質(zhì)上是示例性的，且不意在限制本公開或本公開實(shí)施例的應(yīng)用和使用。具體的設(shè)備、技術(shù)以及應(yīng)用的描述僅作為示例被提供。本文公開的示例的修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的，且本文限定的一般原理可應(yīng)用于其它示例和應(yīng)用中，而不偏離本公開的精神和范圍。本公開應(yīng)具有與權(quán)利要求一致的范圍，而不被本文公開或示出的示例限制。本文以功能性和/或邏輯方塊組件和各種處理步驟的形式說明本公開的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，這樣的方塊組件可由任意數(shù)目的經(jīng)配置用來執(zhí)行指定功能的硬件、軟件和/或 固件組件來實(shí)現(xiàn)。為了簡(jiǎn)潔，涉及電源開關(guān)、模擬和數(shù)字電路設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)的其它功能方面(和系統(tǒng)各操作組件)常規(guī)技術(shù)和組件不在本文作細(xì)節(jié)描述。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，可結(jié)合各種硬件和軟件實(shí)踐本公開的實(shí)施例，且在此說明的實(shí)施例僅為本公開的示例實(shí)施例。本公開實(shí)施例在實(shí)際無限制應(yīng)用的背景下被說明，S卩，載人和無人航天器或衛(wèi)星電氣總線上的電壓調(diào)節(jié)。然而，本公開實(shí)施例不意在限制這類航天器或衛(wèi)星應(yīng)用，并且本文說明的技術(shù)可運(yùn)用于其它應(yīng)用中。例如但不限于，實(shí)施例可應(yīng)用于載人和無人飛行器、船艦、汽車、建筑物、火車、潛艇、各種電壓轉(zhuǎn)換應(yīng)用和電路，以及類似裝置。如在閱讀本說明后將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的，以下是本公開的示例和實(shí)施例且不限于根據(jù)這些示例操作?？墒褂闷渌鼘?shí)施例且可做結(jié)構(gòu)改變，而不偏離本公開示例實(shí)施例的范圍。本公開的實(shí)施例提供這樣的電路，其用于操作多個(gè)電源的調(diào)節(jié)總線系統(tǒng)，所述電源例如太陽能電池陣列組或其它電源，從而傳遞電流用于基本匹配由調(diào)節(jié)總線系統(tǒng)上的負(fù)載拉動(dòng)/引起(draw)的負(fù)載電流。電源的第一子集作為負(fù)載電流的函數(shù)被順序地(sequentially)稱合(例如,所有電流或無電流)到電氣總線。以模擬方式控制電源第二子集以提供模擬電流，其提供順序耦合的電源容量和負(fù)載電流之間的差值。以該方式，由電源提供的電基本匹配負(fù)載電流。圖I為根據(jù)本公開實(shí)施例的示例PWM順序分流調(diào)節(jié)器(系統(tǒng)100)的圖解，其示出電源開關(guān)組和控制器。系統(tǒng)100包含控制器102、電氣總線104、電源開關(guān)組，例如多個(gè)電源開關(guān)(PWR開關(guān)1-8)、多根耦合線(SA1-SA8)，其耦合電源開關(guān)(PWR開關(guān)1_8)至多個(gè)電源108、多個(gè)PWM控制開關(guān)1-3、多根耦合線(SA9-SA11)，其耦合PWM控制開關(guān)1_3至多個(gè)電源108、以及負(fù)載102。雖然8個(gè)PWR開關(guān)、3個(gè)PWM控制開關(guān)、以及11根耦合線用于圖I示出的實(shí)施例中，但是可使用適用于系統(tǒng)100操作的任意數(shù)目的開關(guān)和耦合線。在該文件中，電源和電流源可互換使用?？刂破?02接收總線電壓信號(hào)106、PWR開關(guān)(SW)狀態(tài)信號(hào)112 (電源開關(guān)的狀態(tài)信號(hào))、以及電源遙測(cè)(SA TM)信號(hào)116?？偩€電壓信號(hào)106與總線參考電壓信號(hào)110相比較，且電壓誤差信號(hào)例如電壓誤差信號(hào)202 (圖2)被計(jì)算，其包含總線電壓信號(hào)106和總線參考電壓信號(hào)110之間的差值?？偩€參考電壓信號(hào)110代表用于電氣總線104的理想電壓，且例如但不限制于，可由校準(zhǔn)電壓源、控制電壓源、經(jīng)由控制器112設(shè)定的控制電壓源等生成。電壓誤差信號(hào)202可為控制器102的誤差放大器(未示出)的輸出電壓，且與傳遞至電氣總線104的總線電流Ibus成比例。當(dāng)總線電壓信號(hào)106低于總線參考電壓信號(hào)110時(shí)，電壓誤差信號(hào)202增大。響應(yīng)電壓誤差信號(hào)202的增大，控制器102導(dǎo)致總線電流Ibus以大于或等于負(fù)載電流的電流被傳遞至負(fù)載122。當(dāng)總線電壓信號(hào)106高于總線參考電壓信號(hào)110時(shí)，電壓誤差信號(hào)202降低。響應(yīng)電壓誤差信號(hào)202的降低，控制器102導(dǎo)致總線電流Ibus以小于或等于負(fù)載電流的電流被傳遞到電氣總線104。以該方式，總線電流Ibus基本匹配負(fù)載電流，且總線電壓信號(hào)106基本匹配總線參考電壓信號(hào)110。控制器102可進(jìn)一步比較電壓誤差信號(hào)202與電壓閾值序列，且引導(dǎo)PWR開關(guān)控制模塊310 (圖3)順序激活PWR開關(guān)1-8，直至傳遞至電氣總線104的總線電流Ibus基本匹 配負(fù)載電流。當(dāng)電壓誤差信號(hào)202達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，電壓誤差信號(hào)202可基本等于以下電壓，即在基本匹配負(fù)載電流的電流處生成總線電流Ibus的電壓?？刂破?02通過PWR SW驅(qū)動(dòng)114控制且驅(qū)動(dòng)PWR開關(guān)1-8?？刂破?02監(jiān)控PWR開關(guān)1-8的PWR Sff狀態(tài)信號(hào)112，且生成模擬PWM誤差信號(hào)118，其與從電源108傳遞至電氣總線104的電流成比例。以該方式，從電壓誤差信號(hào)202中減去PWR SW狀態(tài)信號(hào)112，從而生成模擬PWM誤差信號(hào)118。模擬PWM誤差信號(hào)118通過PWM控制開關(guān)1-3控制從電源108傳遞的電流量，從而傳遞來自至少一個(gè)電源108的4a電流，以基本匹配電氣總線104上的負(fù)載122。每一次電源108中的一個(gè)耦合到電氣總線104、或從電氣總線104中斷開且通過PWR開關(guān)控制模塊310被分流至地面120，傳送到PWM控制開關(guān)1-3的模擬PWM誤差信號(hào) 118需要被重新集中(re-centered)。模擬PWM誤差信號(hào)118經(jīng)重新集中用于控制PWM控制開關(guān)1-3，從而傳遞基本匹配電氣總線104上的負(fù)載122所需要的電流。電氣總線104可包含，例如但不限于，航天器功率總線、衛(wèi)星功率總線、船艦電氣總線、汽車電氣總線、電力網(wǎng)電氣總線、電池總線、載人和無人航天器總線、載人和無人航空器總線、建筑物總線、火車總線、潛艇總線、各種電壓變換應(yīng)用和電路等。PWM控制開關(guān)1-3為電流可控開關(guān)，其包含第一 PWM開關(guān)(PWM開關(guān)I)、第二 PWM開關(guān)(PWM開關(guān)2)、以及第三PWM開關(guān)(PWM開關(guān)3)。PWM控制開關(guān)1-3中的每個(gè)可操作用于在控制電流和/或控制電壓上提供從電源108至電氣總線104的電力，如以下更多細(xì)節(jié)上所解釋的。PWM控制開關(guān)1-3可包含，例如但不限于，可控電壓轉(zhuǎn)換器、可控升壓轉(zhuǎn)換器、可控降壓轉(zhuǎn)換器、包含至少一個(gè)可控升壓轉(zhuǎn)換器的至少一個(gè)可控電壓轉(zhuǎn)換器等。電源開關(guān)(PWR開關(guān)1-8)可操作用于通過耦合線(SA1-SA8)耦合電源108至電氣總線104。在基本與電氣總線104的總線電流Ibus成比例的離散水平上，比較器例如控制器102的電壓閾值模塊308 (圖3)改變狀態(tài)，從而增大或減小通過耦合線SA1-SA8耦合到電氣總線104的電源108的數(shù)目。以該方式，PWR SW狀態(tài)信號(hào)112改變從而指出耦合到電氣總線104的電源108的數(shù)目。電源108可包含，例如但不限于，太陽能電池板、太陽能電池陣列組、燃料電池、電池、發(fā)電機(jī)、衛(wèi)星電源、航天器電源、飛行器電源、船載發(fā)電機(jī)、火車電源、太陽能和發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)持久性驅(qū)動(dòng)的航空器和航天器(載人的和無人的)電源、來自反應(yīng)堆的超熱熱電偶等。負(fù)載122可包含，例如但不限于，電子設(shè)備、馬達(dá)、加熱器、功率分配系統(tǒng)、裝置(appliance)、額外電氣總線等。負(fù)載122可通過電氣總線104稱合到電源108。
圖2為根據(jù)本公開實(shí)施例，示出圖I的電源開關(guān)(PWR開關(guān)1-8)和控制器102運(yùn)行的示例曲線圖(圖200)。曲線圖200示出第一圖表226、第二圖表228以及第三圖表230。第一圖表226不出作為負(fù)載電流成比例電壓Vlep的函數(shù)的由電壓誤差信號(hào)202表示的誤差電壓和PWM誤差電壓信號(hào)204(圖I中模擬PWM誤差信號(hào)118)之間的關(guān)系。負(fù)載電流成比例電壓Vlep可以是，例如，與負(fù)載122的負(fù)載電流成比例的電壓?？偩€電流Ibus包含從PWM開關(guān)1-8和PWM控制開關(guān)1-3傳遞至電氣總線104的總電流。負(fù)載電流成比例電壓VIC；P可以是，例如但不限于，為總線電流Ibus的0. I倍的信號(hào)。電壓誤差信號(hào)202與總線電流Ibus成比例。因此，如圖2所示，例如，隨著電壓誤差信號(hào)202從0增大至IIV，總線電流Ibus從0增大至IlOA0PWM誤差電壓信號(hào)204與組合的PWM電流Ipwm成比例，組合的PWM電流Ipwm通過PWM控制開關(guān)1-3傳遞至電氣總線104。例如，如圖2所示，PWM誤差電壓信號(hào)204在12V到2V的范圍內(nèi)是激活的，以便隨著PWM誤差電壓信號(hào)204從12V減少至0V，組合的PWM電流Ipwm從OA增大至30A。第二圖表228示出驅(qū)動(dòng)電壓210-224，其作為負(fù)載電流成比例電壓Vlep的函數(shù)由每個(gè)PWM開關(guān)1-8的PWM Sff驅(qū)動(dòng)器114的對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)線生成。第三圖表230示出作為負(fù)載電流成比例電壓Vlep的函數(shù)的組合的PWR電流IPWK、組合的PWM電流Ipwm、和總線電流Ibus之間的關(guān)系。組合的PWR電流Ipwk由電源108的PWR開關(guān)1-8提供，組合的PWM電流Ipwm由電源108的PWM控制開關(guān)1-3提供，且總線電流Ibus為組合的PWR電流Ipwe和組合的PWM電流Ipwm的總和。第二圖表228與第一圖表226和第三圖表230 —起示出作為負(fù)載電流成比例電壓Vlcp的函數(shù)的電壓誤差信號(hào)202、PWM誤差電壓信號(hào)204以及每個(gè)PWR開關(guān)1_8的驅(qū)動(dòng)電壓210-224之間的關(guān)系，其中每個(gè)PWR開關(guān)1-8的驅(qū)動(dòng)電壓210-224由PWR SW驅(qū)動(dòng)器114的對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)線生成。例如，當(dāng)總線電流Ibus (圖I)達(dá)到20A時(shí)，第一 PWR開關(guān)I關(guān)閉，如由用于第一 PWR開關(guān)I變?yōu)镺V的驅(qū)動(dòng)電壓210所指示，且第一 PWR開關(guān)I傳遞IOA至電氣總線104。當(dāng)用于第一 PWR開關(guān)I的驅(qū)動(dòng)電壓210變?yōu)镺V時(shí)，PWM誤差電壓信號(hào)204基本立即增大4V (例如，從4V至8V)，其對(duì)應(yīng)于由PWM控制開關(guān)1-3傳遞的組合的PWM電流Ipwm中的IOA校正。在該示例中，隨著總線電流Ibus從20A增大至90A，第二圖表228的過程重復(fù)8次。在90A處，所有的PWR開關(guān)1-8傳遞組合的PWR電流Ipwk至電氣總線104。對(duì)于在90A至IlOA之間的負(fù)載電流，PWM控制開關(guān)1-3繼續(xù)傳遞額外電流至電氣總線104，直至耦合到電源108 (例如，太陽能電池陣列組)的所有耦合線SA1-SA8傳遞全部電流至電氣總線104。以該方式，電源108傳遞用于基本匹配電氣總線104上負(fù)載122所需要的總線電流IBUS。因此，PWM控制開關(guān)1-3中的每一個(gè)在上述的控制電流和/或控制電壓處，提供從電源108至電氣總線104的電力。圖3為根據(jù)本公開實(shí)施例，圖I的控制器102的示例功能方塊圖(系統(tǒng)300)。系統(tǒng)300 —般包含處理器模塊302、存儲(chǔ)模塊304、遙測(cè)模塊306、電壓閾值模塊308、PWR開關(guān)控制模塊310和PWM開關(guān)控制模塊312。這些模塊可通過網(wǎng)絡(luò)總線314彼此耦合且彼此通f目。處理器模塊302包含處理邏輯，其經(jīng)配置用于執(zhí)行與系統(tǒng)300的操作關(guān)聯(lián)的功能、技術(shù)以及處理任務(wù)。特別地，處理邏輯經(jīng)配置用于支持在此說明的系統(tǒng)300。例如，處理器模塊302可接收信號(hào)，例如總線電壓信號(hào)106、PWR SW狀態(tài)信號(hào)112和來自系統(tǒng)100的電源遙測(cè)(SA TM)信號(hào)116，且發(fā)送這些信號(hào)至遙測(cè)模塊306等。對(duì)于另一個(gè)實(shí)例，處理器模塊302可控制來自電源108電流的電流子集的離散量，以及另一個(gè)子集的模擬量，從而基本使這些子集電流的總和與電氣總線104上負(fù)載122匹配，如在以下圖5討論背景下更多細(xì)節(jié)中所說明的。此外，處理器模塊302訪問存儲(chǔ)模塊 304，例如訪問總線參考電壓信號(hào)110、電壓閾值等。借助被設(shè)計(jì)用于執(zhí)行在此說明的功能的通用處理器、內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、任何合適的可編程邏輯器件、離散門(discrete gate)或晶體管邏輯、離散硬件組件、或其任意的組合可執(zhí)行、或?qū)崿F(xiàn)處理器模塊 302。以該方式，處理器可作為微處理器、控制器、微控制器、狀態(tài)機(jī)等。處理器也可作為計(jì)算機(jī)器件的組合被執(zhí)行，例如，數(shù)字信號(hào)處理器和微處理器的組合，多個(gè)微處理器，與數(shù)字信號(hào)處理器核連同使用的一個(gè)或多個(gè)微處理器，或任何其他的這種配置。存儲(chǔ)模塊304可為帶有存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域，其中存儲(chǔ)器經(jīng)格式化用于支持系統(tǒng)300的操作。存儲(chǔ)模塊304經(jīng)配置用于按需要存儲(chǔ)、維持、和提供數(shù)據(jù)，從而按以下說明的方式支持系統(tǒng)300的功能。數(shù)據(jù)可包含，例如但不限于，電壓誤差信號(hào)202、總線參考電壓信號(hào)110、電壓閾值等。在實(shí)際實(shí)施例中，存儲(chǔ)模塊304可包含，例如但不限于，非易失性存儲(chǔ)器件(非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤器件、光盤器件等)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件(例如，SRAM、DRAM)、或本領(lǐng)域中已知的任何其它形式的存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)模塊304可耦合到處理器模塊302且經(jīng)配置用于存儲(chǔ)，例如但不限于，數(shù)據(jù)庫(kù)等。此外，存儲(chǔ)模塊304可代表動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)，其包含用于更新數(shù)據(jù)庫(kù)等的表格。存儲(chǔ)模塊304也可存儲(chǔ)由處理器模塊302執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、執(zhí)行程序中使用的試驗(yàn)數(shù)據(jù)等。存儲(chǔ)模塊304可耦合到處理器模塊302，以便處理器模塊302可從存儲(chǔ)模塊304讀取信息且向存儲(chǔ)模塊304寫入信息。作為一個(gè)示例，處理器模塊302和存儲(chǔ)模塊304可位于各自專用集成電路(ASIC)。存儲(chǔ)模塊304也可被集成至處理器模塊302中。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)模塊304可包含高速緩沖存儲(chǔ)器，其在通過處理器模塊302執(zhí)行的指令執(zhí)行期間用于存儲(chǔ)臨時(shí)變量或其它中間信息。遙測(cè)模塊306接收總線電壓信號(hào)106、PWR開關(guān)狀態(tài)信號(hào)112、和電源遙測(cè)(SA TM)信號(hào)116?？偩€電壓信號(hào)106可與總線參考電壓信號(hào)110相比較，且計(jì)算電壓誤差信號(hào)202，其包含總線電壓信號(hào)106和總線參考電壓信號(hào)110之間的差值。電壓閾值模塊308比較電壓誤差信號(hào)202和電壓閾值序列，且引導(dǎo)PWR開關(guān)控制模塊310從而激活PWR開關(guān)1-8，直至電壓誤差信號(hào)202使得傳遞至電氣總線104的電流等于負(fù)載電流。電壓閾值序列可包含，例如但不限于，2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V等。
PffR開關(guān)控制模塊310通過PWR Sff驅(qū)動(dòng)器114 (圖I)控制且驅(qū)動(dòng)PWR開關(guān)1_8。PWR開關(guān)控制模塊312監(jiān)控PWR開關(guān)1-8的PWR SW狀態(tài)信號(hào)112，且生成模擬PWM誤差信號(hào)118，其與通過PWM控制開關(guān)這種1-3傳遞至電氣總線104的電流成比例。從電壓誤差信號(hào)202中減去PWR SW狀態(tài)信號(hào)112，從而生成模擬PWM誤差信號(hào)118以控制由PWM控制開關(guān)1-3傳遞的電流量。如以上所解釋的，每次電源108中的一個(gè)，例如太陽能電池陣列組，耦合到電氣總線104或從電氣總線104中斷開且通過PWM開關(guān)控制模塊312分流至地面120，耦合到PWM控制開關(guān)1-3的模擬PWM誤差信號(hào)118需要被重新集中。模擬PWM誤差信號(hào)118被重新集中用于控制PWM控制開關(guān)1-3，從而傳遞支持電氣總線104上負(fù)載122 (圖I)所要求的額外電流。圖4為根據(jù)本公開實(shí)施例，示出順序分流調(diào)節(jié)過程400的示例流程圖。結(jié)合過程400執(zhí)行的各種任務(wù)可通過軟件、硬件、固件、或它們的任意組合機(jī)械地執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)理解，過程400可包括許多額外或可替換任務(wù)，圖4中所示任務(wù)不需要按示出順序執(zhí)行，且過程400可被結(jié)合在更全面的程序或具有在此未描述附加功能過程中。 為了說明性目的，以下過程400的描述可參考上面結(jié)合圖I和3提到的元件。在實(shí)際的實(shí)施例中，過程400的部分可由系統(tǒng)100和300中不同的元件執(zhí)行，諸如控制器102、電氣總線104、PWM控制開關(guān)1-3、電源開關(guān)(PWR開關(guān)1-8)、耦合線(SAl-SAll)等。過程400可具有類似于圖I和3中所示實(shí)施例的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，共同特征、功能和元件不在此贅述。過程400可開始于控制至少一個(gè)電源開關(guān)，例如至少一個(gè)PWR開關(guān)1-8，從而開關(guān)從至少一個(gè)電源108至電氣總線104的第一電流(任務(wù)402)。過程400可通過控制至少一個(gè)電流可控開關(guān)繼續(xù)，例如PWM控制開關(guān)1-3，其可操作用于提供從至少一個(gè)電源108至電氣總線104的控制電流(任務(wù)404)。圖5是根據(jù)本公開實(shí)施例，示出電氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程500的示例流程圖，該過程使用帶有模擬填充控制裝置的順序分流調(diào)節(jié)器。結(jié)合過程500執(zhí)行的各種任務(wù)可通過軟件、硬件、固件、或它們的任意組合機(jī)械地執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)理解，過程500可包括許多額外或可替換任務(wù)，圖5中所示任務(wù)不需要按示出順序執(zhí)行，且過程500可包括在更全面的程序或具有在此未描述附加功能過程中。為了說明性的目的，以下過程500的描述可參考上面結(jié)合圖I和3提到的元件。在實(shí)際的實(shí)施例中，過程500的部分可由系統(tǒng)100和300中不同的元件執(zhí)行，諸如控制器102、電氣總線104、PWM控制開關(guān)1-3、多個(gè)電源開關(guān)(PWR開關(guān)1-8)、多個(gè)耦合線(SAl-SAll)等等。過程500可具有類似于圖I和3中所示實(shí)施例的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，共同特征、功能和元件不在此贅述。過程500可開始于接收來自多個(gè)電流源例如電源108的多個(gè)電流開始(任務(wù)502)過程500可通過開關(guān)離散量中電流的第一子集繼續(xù)，從而提供第一電流例如組合的PWR電流Ipwk至電氣總線104 (任務(wù)504)。電流的第一子集可包含，例如但不限于，由電源108(例如，太陽能電池板或太陽能電池陣列組)的第一百分比提供的電流，其中電源108通過各自耦合線SA1-SA8作為負(fù)載122負(fù)載電流的函數(shù)被順序耦合到電氣總線104。例如但不限于，第一子集可包含來自第一和第二太陽能電池陣列組的電流，其中第一和第二太陽能電池陣列各自具有IOA電流且分別通過SAl和SA2耦合線耦合到電氣總線104。
在該示例中，對(duì)應(yīng)于第一電流的離散量包含2 X IOA = 20A，其中PWR SW狀態(tài)信號(hào)112對(duì)應(yīng)于位計(jì)數(shù)法中的00111111。在位計(jì)數(shù)法中，0表示提供電流至電氣總線104的開關(guān)，且I表示不提供電流至電氣總線104的開關(guān)。因此，001111表示PWR開關(guān)1-2提供電流至電氣總線104，且PWR開關(guān)3-8不提供電流至電氣總線104。過程500可通過提供模擬量中的電流的第二子集繼續(xù)，從而提供第二電流(例如，組合的PWM電流IpJ至電氣總線104(任務(wù)506)。第二子集可包含，例如但不限于，由電源108的第二百分比提供的電流，其中電源108通過各自的SA9-SA11耦合線同時(shí)耦合到電氣總線104，作為負(fù)載電流的函數(shù)。例如但不限于，第二子集可包含來自第一、第二和第三太陽能電池陣列組的電流，其中每個(gè)太陽能電池陣列組各自具有IOA電流且分別通過SA9、SA10、SAll耦合線耦合到電氣總線104。通過執(zhí)行PWM開關(guān)大約50%，流至電氣總線104且被電氣總線104接收的第二電流的模擬量可包含3*5A = 15A。在該示例中，被耦合到電源108的第一百分比的PWR開關(guān) 1-2，傳遞離散量中的包含20A的第一電流至電氣總線104。同樣地在該示例中，耦合到電源108的第二百分比的PWM控制開關(guān)1-3傳遞模擬量中的包含15A的第二電流至電氣總線104。因此在該示例中，總電流，例如傳遞至電氣總線104的總線電流Ibus為35A。若電氣總線104上負(fù)載122的負(fù)載電流增大至39A，控制器102可增大PWM控制開關(guān)1-3的占空比，從而增大第二電流至19A。類似地，若負(fù)載電流增大至41A，則控制器102可命令PWR開關(guān)1-8中的額外電源開關(guān)釋放來自電源108的額外電源，從而增大第一電流至30A，且控制器102可降低PWM控制開關(guān)1-3的占空比從而降低第二電流至IlA0過程500可通過控制器102控制離散量和模擬量來繼續(xù)，從而基本匹配第一電流外加第二電流與電氣總線104上的負(fù)載122(任務(wù)508)。例如，如上所述，若負(fù)載122的負(fù)載電流從35A增大至39A，控制器102控制PWM控制開關(guān)1_3從而增大它的占空比，從而提供19A的模擬量至電氣總線104。以該方式，總線電流Ibus包含19A的模擬量外加20A的離散量，其由兩個(gè)電源(2X10A = 20A)提供，其基本匹配39A的負(fù)載電流。從以上的示例中，若負(fù)載電流從35A增大至41A，則控制器102控制PWR開關(guān)1_8從而釋放來自電源108的額外電源，電源108通過各自的耦合線SA1-SA8提供第一電流至電氣總線104，其中第一電流包含來自三個(gè)電源的30A離散量。因此，在以上的示例中，來自耦合線SA9-SA11由PWM控制開關(guān)1-3傳遞的第二電流相應(yīng)地減少至IlA模擬量。以該方式，對(duì)于該示例，總線電流Ibus包含第一電流外加第二電流，第一電流包含由三個(gè)電源提供的30A(3X10A = 30A)離散量，第二電流包含IlA模擬量，其基本匹配41A的負(fù)載電流。過程500可通過控制器102控制可控電壓轉(zhuǎn)換器來繼續(xù)，例如PWM控制開關(guān)1_3中的一個(gè)，從而提供模擬量中電流的第二子集(任務(wù)510)。電壓轉(zhuǎn)換器可包含，例如但不限于，可控電壓轉(zhuǎn)換器、可控升壓轉(zhuǎn)換器、可控降壓轉(zhuǎn)換器、包含至少一個(gè)可控升壓轉(zhuǎn)換器的至少一個(gè)可控制電壓轉(zhuǎn)換器等。過程500可通過控制器102監(jiān)控電源開關(guān)(PWR開關(guān)1_8)的狀態(tài)信號(hào)112 (PffR Sff狀態(tài)信號(hào)112)來繼續(xù)(任務(wù)512)。過程500可通過控制器102基于狀態(tài)信號(hào)112 (PWR SW狀態(tài)信號(hào)112)生成模擬PWM誤差信號(hào)118來繼續(xù)(任務(wù)514)。過程500可通過控制器102繼續(xù)，控制器102基于模擬PWM誤差信號(hào)118控制模擬量(任務(wù)516)。模擬PWM誤差信號(hào)118可與從電源108 (電流源)傳遞至電氣總線104的電流成比例。如以上所述，可從電壓誤差信號(hào)202減去PWM SW狀態(tài)信號(hào)112，從而生成模擬PWM誤差信號(hào)118。過程500可通過控制器102繼續(xù)，控制器12通過至少一個(gè)電源開關(guān)(PWR開關(guān)1_8)分流至少一個(gè)電流至地面120 (任務(wù)518)。以該方式，本公開的實(shí)施例提供電源系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)，諸如電源108，其被開關(guān)到負(fù)載，例如電氣總線104上的負(fù)載122。以上說明引用了“連接”或“耦合”一起的元件或結(jié)點(diǎn)或部件。如這里所用，除非另有明確規(guī)定，“連接”表示一個(gè)元件/結(jié)點(diǎn)/部件直接接合到(或直接與其通信)另一個(gè)元件/結(jié)點(diǎn)/部件，而不必機(jī)械性地進(jìn)行。同樣地，除非另外明確指出，“耦合”表示一個(gè)元件/結(jié)點(diǎn)/部件直接或間接接合到(或直接或間接與其通信)另一個(gè)元件/結(jié)點(diǎn)/部件，而不必機(jī)械性地進(jìn)行。因此，雖然圖I和圖3描述了元件的示例性布置，但額外居間性元件、器 件、部件、或組件可出現(xiàn)在本公開的實(shí)施例中。在本文件中使用的術(shù)語和短語，以及關(guān)于它的變化，除非另有明確指出，應(yīng)理解為開放式的而非限制性的。如前述的示例術(shù)語“包括”應(yīng)理解為“包括，但不限于”等等；術(shù)語“示例”用于提供討論項(xiàng)的示例情形，而不是詳盡的或限制性列舉；以及形容詞如“常規(guī)的”、“傳統(tǒng)的”、“正常的”、“標(biāo)準(zhǔn)的”、“已知的”和類似意義術(shù)語不應(yīng)理解將所述項(xiàng)限制于給定的時(shí)間段或限制于給定時(shí)間內(nèi)可得到的項(xiàng)，而應(yīng)理解為包括在現(xiàn)在及將來的任何時(shí)間可得到或已知的常規(guī)的、傳統(tǒng)的、正常的、或標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。同樣的，由連詞“和”連接的一組項(xiàng)目不應(yīng)理解為要求這些項(xiàng)中每個(gè)和每一項(xiàng)存在于分組中，而應(yīng)理解為“和/或”，除非另外明確指出。類似地，由連詞“或”連接的一組項(xiàng)目不應(yīng)理解在該組中互斥，而是理解為“和/或”，除非另外明確指出。此外，雖然本公開中項(xiàng)目、元件或組件以單數(shù)形式描述或宣稱，但復(fù)數(shù)形式也考慮在其范圍之內(nèi)，除非對(duì)單數(shù)形式有明確指出的限制。增寬單詞或短語的使用如“一個(gè)或多個(gè)”、“至少”、“但不限于”或某些情形中的其他短語不能解讀為在無這類增寬短語的情形中有意或要求較窄情形。其它實(shí)施例是可允許的，即其中電壓轉(zhuǎn)換器包含可控升壓轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例。實(shí)施例，其進(jìn)一步包含監(jiān)控多個(gè)電源開關(guān)的狀態(tài)信號(hào)；基于狀態(tài)信號(hào)生成模擬PWM誤差信號(hào)；以及基于模擬PWM誤差信號(hào)控制模擬量。一個(gè)實(shí)施例，其中模擬PWM誤差信號(hào)與從電流源傳遞至電氣總線的電流成比例。一個(gè)實(shí)施例，其中從電壓誤差信號(hào)中減去狀態(tài)信號(hào)從而生成模擬PWM誤差信號(hào)。一個(gè)實(shí)施例，其進(jìn)一步包含，使用至少一個(gè)電源開關(guān)分流至少一個(gè)電流至地面。
權(quán)利要求
1.一種順序分流調(diào)節(jié)器，其包含 至少一個(gè)電源開關(guān)，其可操作用于開關(guān)從至少一個(gè)電源至電氣總線的電流； 至少一個(gè)電流可控開關(guān)，其可操作用于提供從至少一個(gè)電源至所述電氣總線的控制電流；以及 控制器，其可操作用于控制所述至少一個(gè)電源開關(guān)和所述至少一個(gè)電流可控開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述順序分流調(diào)節(jié)器，其中所述至少一個(gè)電源開關(guān)可進(jìn)一步操作用于分流所述電流至地面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述順序分流調(diào)節(jié)器，其中所述至少一個(gè)電流可控開關(guān)包含至少一個(gè)可控電壓轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述順序分流調(diào)節(jié)器，其中所述至少一個(gè)可控電壓轉(zhuǎn)換器包含至少 一個(gè)可控升壓轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述順序分流調(diào)節(jié)器，其進(jìn)一步包含所述至少一個(gè)電源和所述電氣總線。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述順序分流調(diào)節(jié)器，其中所述至少一個(gè)電源包含至少一個(gè)太陽能電池板。
7.一種順序分流調(diào)節(jié)方法，該方法包含 控制至少一個(gè)電源開關(guān)從而開關(guān)從至少一個(gè)電源至電氣總線的第一電流；以及控制至少一個(gè)電流可控開關(guān)，其可操作用于提供從所述至少一個(gè)電源至所述電氣總線的控制電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所示方法，其進(jìn)一步包含 接收來自多個(gè)電流源的多個(gè)電流； 開關(guān)離散量中的所述電流的第一子集，從而提供所述第一電流至所述電氣總線； 提供模擬量中的所述電流的第二子集，從而提供第二電流至所述電氣總線； 控制所述離散量和所述模擬量，從而基本使所述第一電流和所述第二電流的總和與所述電氣總線上的負(fù)載匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其中所述至少一個(gè)電源開關(guān)可進(jìn)一步操作用于開關(guān)至地面的所述第一電流，其中所述至少一個(gè)電流可控開關(guān)包含至少一個(gè)可控電壓轉(zhuǎn)換器，且其中所述至少一個(gè)可控電壓轉(zhuǎn)換器包含至少一個(gè)可控升壓轉(zhuǎn)換器。
10.一種用于調(diào)節(jié)電氣系統(tǒng)的方法，其中電氣系統(tǒng)使用帶有填充控制裝置的順序分流調(diào)節(jié)器，該方法包含 接收來自多個(gè)電流源的多個(gè)電流； 開關(guān)離散量中的所述電流的第一子集，從而提供第一電流至電氣總線； 提供模擬量中的所述電流的第二子集，從而提供第二電流至所述電氣總線；以及控制所述離散量和所述模擬量，從而使所述第一電流加上所述第二電流與所述電氣總線上的負(fù)載基本匹配。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述方法，其中所述電流源包含至少一個(gè)太陽能電池板；以及 進(jìn)一步包含控制電壓轉(zhuǎn)換器從而提供模擬量中的所述電流的所述第二子集。
全文摘要
本發(fā)明公開一種順序分流調(diào)節(jié)器開關(guān)系統(tǒng)和方法。電源開關(guān)可經(jīng)控制用于開關(guān)從電源至電氣總線的第一電流。此外，電流可控開關(guān)提供從電流源至電氣總線的控制電流。
文檔編號(hào)G05F1/12GK102749951SQ20121008442
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月27日
發(fā)明者R·M·馬蒂內(nèi)利 申請(qǐng)人:波音公司