專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電壓調(diào)節(jié)的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)的實(shí)施例一般涉及電壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。更具體地，本公開(kāi)的實(shí)施例涉及電壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的控制。
背景技術(shù)：
電壓轉(zhuǎn)換器通常是功率轉(zhuǎn)換器類(lèi)電子電路，其將電流源從一個(gè)電壓水平轉(zhuǎn)換為另一個(gè)電壓水平。電壓轉(zhuǎn)換器在從電源供應(yīng)功率的各種應(yīng)用中是重要的，電源例如但不限于衛(wèi)星、航天器、汽車(chē)、如蜂窩電話(huà)和膝上型計(jì)算機(jī)的便攜式電子裝置或其他電源。這類(lèi)應(yīng)用通常包含多個(gè)子電路，每個(gè)子電路自身的電壓水平都與電源供應(yīng)的不同。電壓水平可能高于或低于電源的電壓。增壓/升壓轉(zhuǎn)換器是輸出電壓大于輸入電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。減壓/降壓轉(zhuǎn)換器是輸出電壓低于輸入電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。雙向電壓轉(zhuǎn)換器可將處于第一電壓的第一電氣總線(xiàn)(如，耦連到電池的電氣總線(xiàn))的電流傳遞給在第二電壓的第二電氣總線(xiàn)(如負(fù)載)，反之，將在第二電壓的第二電氣總線(xiàn)的電流傳遞給在第一電壓的第一電氣總線(xiàn)。電子電路設(shè)計(jì)中使用的總線(xiàn)穩(wěn)定化方法可包括具有基礎(chǔ)單元的系統(tǒng)，每個(gè)基礎(chǔ)單元分別以交錯(cuò)的設(shè)置點(diǎn)(set-point)被穩(wěn)定化。當(dāng)中央放大器在整個(gè)操作范圍內(nèi)變化時(shí)，這些交錯(cuò)的設(shè)置點(diǎn)可能發(fā)生模式轉(zhuǎn)換。操作模式之間的差距可能導(dǎo)致總線(xiàn)瞬態(tài)(bustransient)，這些總線(xiàn)瞬態(tài)在受到連續(xù)負(fù)載瞬態(tài)影響時(shí)會(huì)在總線(xiàn)上產(chǎn)生例如大的低頻紋波。當(dāng)控制從中央放大器的一種模式轉(zhuǎn)換到另一種模式時(shí)，總線(xiàn)阻抗可能很高。而且在某些情形中，總線(xiàn)上將持續(xù)存在有限振幅的振蕩，直到電流源的容量增加或負(fù)載變化。由電容器和電感器構(gòu)成的濾波器通常加入電壓轉(zhuǎn)換器的輸入和/或輸出，以減小由例如瞬態(tài)、振蕩或其他原因引起的電壓紋波。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)和方法。雙向轉(zhuǎn)換器根據(jù)可變占空比控制信號(hào)提供雙向電流到電氣總線(xiàn)。而且，雙向電流傳感器感測(cè)雙向電流以提供與轉(zhuǎn)換器電流成比例的傳感器電壓信號(hào)。而且，可變占空比控制器基于誤差信號(hào)控制可變占空比控制信號(hào)的占空比以控制電氣總線(xiàn)的電壓。通過(guò)這種方式，本公開(kāi)的實(shí)施例提供雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源用于穩(wěn)定化雙向轉(zhuǎn)換器的控制回路。雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)的傳遞函數(shù)被簡(jiǎn)化為基本等同于電壓受控的電流源。當(dāng)雙向轉(zhuǎn)換器用于功率流入并流出耦連到電氣總線(xiàn)的各種源的控制系統(tǒng)(如航天器)中時(shí)，簡(jiǎn)化傳遞函數(shù)會(huì)徹底簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括，例如但不限于，相似模塊的電流共享；從第一型調(diào)節(jié)器(如，太陽(yáng)能板調(diào)節(jié)器系統(tǒng))到第二型調(diào)節(jié)器系統(tǒng)(如，電池充電/放電控制系統(tǒng))的輕松轉(zhuǎn)變；簡(jiǎn)化的控制回路穩(wěn)定化，因?yàn)樗修D(zhuǎn)換器都向電氣總線(xiàn)的電容(例如航天器負(fù)載)提供電壓受控的電流；以及其他優(yōu)點(diǎn)。雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源系統(tǒng)形成電力系統(tǒng)的高度通用的構(gòu)建模塊(building block)。在一個(gè)實(shí)施例中，雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)包括雙向轉(zhuǎn)換器、雙向電流傳感器以及可變占空比控制器。雙向轉(zhuǎn)換器根據(jù)可變占空比控制信號(hào)提供雙向電流給電氣總線(xiàn)。雙向電流傳感器感測(cè)雙向電流以提供與雙向電流成比例的傳感器電壓信號(hào)?？勺冋伎毡瓤刂破骰谡`差信號(hào)控制可變占空比控制信號(hào)的占空比以控制電氣總線(xiàn)的電壓。在另一實(shí)施例中，雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)的電壓受控方法使用可變占空比控制信號(hào)控制雙向轉(zhuǎn)換器。該方法進(jìn)一步使用雙向電流傳感器感測(cè)雙向轉(zhuǎn)換器中的轉(zhuǎn)換器電流以提供與轉(zhuǎn)換器電流成比例的傳感器電壓信號(hào)。該控制方法進(jìn)一步基于電壓誤差信號(hào)控制可變占空比控制信號(hào)的占空比。在又一實(shí)施例中，提供雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源的方法提供可操作用于根據(jù)可變占空比控制信號(hào)提供轉(zhuǎn)換器電流給電氣總線(xiàn)的雙向轉(zhuǎn)換器。該方法進(jìn)一步提供可操作用于感測(cè)轉(zhuǎn)換器電流以提供與轉(zhuǎn)換器電流成比例的傳感器電壓信號(hào)的雙向電流傳感器。該方法進(jìn)一步提供可變占空比控制器，其可操作用于基于誤差信號(hào)控制可變占空比控制信號(hào)的占空比以控制電氣總線(xiàn)的電壓。本公開(kāi)的各實(shí)施例通過(guò)控制可變占空比控制器的轉(zhuǎn)換頻率提供可變占空比控制信號(hào)以在基本極端的占空比條件下優(yōu)化性能。本公開(kāi)的各實(shí)施例通過(guò)控制提供可變占空比控制信號(hào)的紋波調(diào)節(jié)器可變占空比控制器的滯后減小占空比。本公開(kāi)的各實(shí)施例提供雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源，其提供可操作用于根據(jù)可變占空比控制信號(hào)提供轉(zhuǎn)換器電流到電氣總線(xiàn)的雙向轉(zhuǎn)換器。本公開(kāi)的各實(shí)施例提供雙向電流傳感器，其可操作用于感測(cè)轉(zhuǎn)換器電流以提供與轉(zhuǎn)換器電流成比例的傳感器電壓信號(hào)；并提供可變占空比控制器，其可操作用于基于誤差信號(hào)控制可變占空比控制信號(hào)的占空比以控制電氣總線(xiàn)的電壓。本公開(kāi)的各實(shí)施例提供誤差放大器，其可操作用于基于傳感器電壓信號(hào)與電壓控制信號(hào)的比較產(chǎn)生誤差信號(hào)。本公開(kāi)的各實(shí)施例提供與控制信號(hào)成比例的轉(zhuǎn)換器電流。提供發(fā)明內(nèi)容是為了以簡(jiǎn)化形式引入概念選擇，其將在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步說(shuō)明。此發(fā)明內(nèi)容不是為了指出要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不是為了幫助確定本發(fā)明要求保護(hù)的主題的范圍。


可以通過(guò)結(jié)合附圖參考具體實(shí)施方式
和權(quán)利要求獲得對(duì)本公開(kāi)實(shí)施例的更全面的理解，附圖中，相似的標(biāo)記號(hào)指代相似的元件。提供附圖是為了促進(jìn)對(duì)本公開(kāi)的理解，而不限制本公開(kāi)的寬度、保護(hù)范圍、尺度、或適用性。附圖不必按比例。圖I是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源系統(tǒng)的示例性功能框圖的圖示。圖2是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例顯示紋波調(diào)節(jié)過(guò)程的示例性流程圖的圖示。圖3是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例顯示電壓控制過(guò)程的示例性流程圖的圖示。圖4是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源系統(tǒng)的示例性功能框圖的圖示。
圖5是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例顯示電壓控制過(guò)程的示例性流程圖的圖示。圖6是根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例顯示提供雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源過(guò)程的示例性流程圖的圖不。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)說(shuō)明本質(zhì)上是示例性的，而不是要限制本公開(kāi)或本公開(kāi)實(shí)施例的應(yīng)用以及使用。具體裝置、技術(shù)和應(yīng)用的描述僅作為示例提供。這里描述的對(duì)示例的修改易于為本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，且這里限定的一般原理可應(yīng) 用于其他示例和應(yīng)用而不偏離本公開(kāi)的精神和保護(hù)范圍。本公開(kāi)應(yīng)與權(quán)利要求的保護(hù)范圍一致，且不限于這里描述和示出的示例。本公開(kāi)的實(shí)施例可以根據(jù)功能和/或邏輯塊組件以及各處理步驟在這里描述。應(yīng)該理解，這樣的邏輯塊組件可以通過(guò)任意數(shù)目的配置為執(zhí)行指定功能的硬件、軟件和/或固件實(shí)現(xiàn)。為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，與電控制系統(tǒng)有關(guān)的傳統(tǒng)技術(shù)和組件、模擬和數(shù)字電路設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的其他功能方面(和系統(tǒng)的各操作組件)這里可不詳細(xì)說(shuō)明。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本公開(kāi)的實(shí)施例可以結(jié)合各硬件和軟件實(shí)施，并且這里描述的實(shí)施例僅僅是本公開(kāi)示例性實(shí)施例。這里本公開(kāi)的實(shí)施例是在實(shí)際非限制性應(yīng)用背景下描述的，也就是，有人和無(wú)人操縱的航天器或衛(wèi)星電氣總線(xiàn)上的電壓調(diào)節(jié)。然而，本公開(kāi)的實(shí)施例不限于這類(lèi)航天器或衛(wèi)星應(yīng)用，且這里描述的技術(shù)也可用于其他應(yīng)用。例如但不限于，實(shí)施例可應(yīng)用于有人和無(wú)人操縱的航天器、輪船、汽車(chē)、建筑物、火車(chē)、潛水艇、各種電壓轉(zhuǎn)換應(yīng)用和電路的電氣總線(xiàn)或其他電氣總線(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本說(shuō)明后將理解，以下是本公開(kāi)的示例和實(shí)施例，而不限于根據(jù)這些示例操作。可以使用其他實(shí)施例并且可以做出結(jié)構(gòu)變化而不偏離本公開(kāi)的示例性實(shí)施例的保護(hù)范圍。本公開(kāi)的實(shí)施例提供雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源系統(tǒng)，用于穩(wěn)定雙向轉(zhuǎn)換器的控制回路。雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源系統(tǒng)的傳遞函數(shù)被簡(jiǎn)化為基本等同于電壓受控的電流源。當(dāng)雙向轉(zhuǎn)換器用于一個(gè)控制系統(tǒng)(如，航天器)時(shí)，簡(jiǎn)化傳遞函數(shù)徹底簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)，其中功率流入和流出耦連到電氣總線(xiàn)的各個(gè)源。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括但不限于相似模塊的電流共享；從第一型調(diào)節(jié)器系統(tǒng)(如，太陽(yáng)能板調(diào)節(jié)器系統(tǒng))到第二型調(diào)節(jié)器系統(tǒng)(如，電池充電/放電控制系統(tǒng))的輕松轉(zhuǎn)變；簡(jiǎn)化的控制回路穩(wěn)定化，因?yàn)樗修D(zhuǎn)換器都提供到電氣總線(xiàn)的電容(例如航天器負(fù)載)的電壓受控的電流。雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源系統(tǒng)形成電力系統(tǒng)的高度通用的構(gòu)建模塊。圖I是根據(jù)本公開(kāi)一個(gè)實(shí)施例的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源系統(tǒng)(系統(tǒng)100)的示例性功能框圖。系統(tǒng)100通常包括處理器模塊102、存儲(chǔ)器模塊104、紋波調(diào)節(jié)可變占空比控制器106 (紋波調(diào)節(jié)控制器106)、雙向電流傳感器108、雙向轉(zhuǎn)換器112、第一電氣總線(xiàn)114、第二電氣總線(xiàn)116、電壓源118(如電池)、負(fù)載120以及公共地線(xiàn)122 (地線(xiàn)122)。系統(tǒng)100也可包括其他調(diào)節(jié)的電流源124，如調(diào)節(jié)的太陽(yáng)能陣列。雙向轉(zhuǎn)換器112耦連到第一電氣總線(xiàn)114和第二電氣總線(xiàn)116，并配置為提供來(lái)自/去往第一電氣總線(xiàn)114且去往/來(lái)自第二電氣總線(xiàn)116的雙向電流。例如但不限于，雙向轉(zhuǎn)換器112可配置為提供來(lái)自/去往耦連到包括電池的電壓源118的第一電氣總線(xiàn)114、去往/來(lái)自耦連到包括航天器的負(fù)載120或其他負(fù)載的第二電氣總線(xiàn)116的雙向電流130。雙向電流傳感器108耦連到雙向轉(zhuǎn)換器112，并可操作用于感測(cè)雙向電流130。例如但不限于，整流器電流可通過(guò)經(jīng)由變壓器的雙向轉(zhuǎn)換器112的同步整流器測(cè)量，從而提供與雙向電流130成比例的電流傳感器電壓132。紋波調(diào)節(jié)控制器106耦連到雙向電流傳感器108和雙向轉(zhuǎn)換器112。紋波調(diào)節(jié)控制器106控制雙向轉(zhuǎn)換器112的雙向電流130與來(lái)自處理器模塊102的信號(hào)處理器134的控制信號(hào)110成比例。當(dāng)雙向電流130與控制信號(hào)110成比例時(shí)，雙向電流控制的電流源106的整個(gè)控制回路被簡(jiǎn)化為一階系統(tǒng)。因而，雙向轉(zhuǎn)換器112被控制用作電壓受控的電流源，且可在包括諸如被調(diào)節(jié)的電流源124的其他被調(diào)節(jié)的電流源的系統(tǒng)中操作。被調(diào)節(jié)的太陽(yáng)能陣列124是被調(diào)節(jié)的電流源124的示例，并且同樣地，被調(diào)節(jié)的太陽(yáng)能陣列124和被 調(diào)節(jié)的電流源124在此文件中可互換使用。紋波調(diào)節(jié)控制器106產(chǎn)生可變占空比控制信號(hào)128 (控制信號(hào)128)，如脈寬調(diào)制(PWM)的信號(hào)，其迫使(經(jīng)雙向轉(zhuǎn)換器112的控制)從雙向電流傳感器108輸出的電流傳感器電壓132等于控制信號(hào)110。紋波調(diào)節(jié)控制器106調(diào)節(jié)控制信號(hào)128的開(kāi)和關(guān)(ON andOFF)電壓閾值，使得雙向電流傳感器108的平均輸出電壓等于控制信號(hào)110，從而控制雙向電流通過(guò)雙向轉(zhuǎn)換器112。例如但不限于，對(duì)于諸如雙向轉(zhuǎn)換器112的雙向轉(zhuǎn)換器，可以利用同步開(kāi)關(guān)根據(jù)控制信號(hào)，諸如包括紋波調(diào)節(jié)控制器106設(shè)定的PWM占空比的控制信號(hào)110，控制從第一電氣總線(xiàn)114輸送到第二電氣總線(xiàn)116的總線(xiàn)電流。
PWM占空比的轉(zhuǎn)換頻率可以作為第二電氣總線(xiàn)116上電壓的函數(shù)而變化(如，隨負(fù)載120改變而變化)。紋波調(diào)節(jié)控制器106的反饋回路調(diào)節(jié)紋波調(diào)節(jié)控制器106的反饋回路滯后以減小PWM占空比的轉(zhuǎn)換頻率，使得雙向轉(zhuǎn)換器112可實(shí)現(xiàn)很高或很低的占空比控制(如，當(dāng)?shù)谝浑姎饪偩€(xiàn)114的電壓接近第二電氣總線(xiàn)116的電壓時(shí))。紋波調(diào)節(jié)控制器106的反饋回路滯后可限制到最大和最小值。紋波調(diào)節(jié)控制器106可采用可變頻率穩(wěn)定化，從而實(shí)現(xiàn)很高占空比或很低占空比操作。當(dāng)?shù)谝浑姎饪偩€(xiàn)114的電壓近似等于第二電氣總線(xiàn)116的電壓時(shí)，要求很高的占空t匕。當(dāng)?shù)谝浑姎饪偩€(xiàn)114電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于第二電氣總線(xiàn)116電壓時(shí)，要求很低的占空比。紋波調(diào)節(jié)控制器106還控制控制信號(hào)128的轉(zhuǎn)換頻率以允許雙向轉(zhuǎn)換器的操作，如雙向轉(zhuǎn)換器112在相當(dāng)極端的占空比時(shí)的操作。通過(guò)這種方式，系統(tǒng)100的性能被優(yōu)化。相當(dāng)極端的占空比可包括，例如但不限于，接近0或I的占空比或其他占空比，其中0是0%占空比，I是100%占空比。紋波調(diào)節(jié)控制器106的反饋回路的誤差信號(hào)可以被設(shè)定為從固定負(fù)值變?yōu)楣潭ㄕ?，由此限制可從第一電氣總線(xiàn)114流到第二電氣總線(xiàn)116的電流的范圍。處理器模塊102可經(jīng)由例如通信線(xiàn)路126收集來(lái)自諸如調(diào)節(jié)電流源124的功率系統(tǒng)元件的數(shù)據(jù)并產(chǎn)生控制信號(hào)110?？刂菩盘?hào)110可基于第一電氣總線(xiàn)114的電壓或第二電氣總線(xiàn)116的電壓與電壓控制信號(hào)434(圖4)的比較，被控制為與電壓誤差信號(hào)成比例。處理器模塊102包括被配置為執(zhí)行與系統(tǒng)100的操作關(guān)聯(lián)的功能、技術(shù)和處理任務(wù)的處理邏輯。特別地，此處理邏輯被配置為支持這里所述的系統(tǒng)100。例如，處理器模塊102可監(jiān)視第二電氣總線(xiàn)116的電壓、調(diào)節(jié)的太陽(yáng)能陣列124的輸出電流和/或電壓源118的電池電壓以控制電壓源118的充電電流或諸如航天器總線(xiàn)電壓的第二電氣總線(xiàn)116的電壓。對(duì)于另一個(gè)示例，處理器模塊102可包括向紋波調(diào)節(jié)控制器106發(fā)送控制信號(hào)110的信號(hào)處理器134。處理器模塊102可以使用通用處理器、內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器、專(zhuān)用集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、任何合適可編程邏輯器件、離散門(mén)或晶體管邏輯、離散硬件元件或其任意組合來(lái)實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)，其被設(shè)計(jì)成執(zhí)行這里所述的功能。通過(guò)這種方式，處理器可實(shí)現(xiàn)為微處理器、控制器、微控制器、狀態(tài)機(jī)、等等。處理器也可實(shí)施為諸如數(shù)字信號(hào)處理器和微處理器的組合的計(jì)算設(shè)備的組合、多個(gè)微處理器、結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理器核的一個(gè)或更多微處理器或任何其他此種配置。存儲(chǔ)器模塊104可以是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，其中存儲(chǔ)器被格式化成支持系統(tǒng)100的操作。存儲(chǔ)器模塊104被配置為以這里所述方式存儲(chǔ)、保持和提供支持系統(tǒng)100的功能所需的數(shù) 據(jù)。例如，存儲(chǔ)器模塊104可存儲(chǔ)紋波調(diào)節(jié)控制器106的頻率，其作為負(fù)載120的電壓的函數(shù)而改變。存儲(chǔ)器模塊104也可存儲(chǔ)電壓、參考電壓、PMW占空比、或其他數(shù)據(jù)。在各實(shí)踐實(shí)施例中，存儲(chǔ)器模塊104可包括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(pán)裝置、光盤(pán)裝置、等等)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)裝置(例如，SRAM、DRAM)或本領(lǐng)域已知的任何其他形式的存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)器模塊104可耦連到處理器模塊102并配置為存儲(chǔ)例如但不限于由處理器模塊102執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、執(zhí)行程序使用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或其他應(yīng)用程序。此外，存儲(chǔ)器模塊104可表示動(dòng)態(tài)更新的數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)包含表格用于更新上面提到的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器模塊104可耦連到處理器模塊102，使得處理器模塊102可從存儲(chǔ)器模塊104讀取信息以及將信息寫(xiě)入其中。例如，處理器模塊102可訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器模塊104以監(jiān)視紋波調(diào)節(jié)控制器106的控制信號(hào)的PWM占空比的轉(zhuǎn)換頻率。通過(guò)這種方式，處理器模塊102可控制紋波調(diào)節(jié)控制器106的反饋回路。例如，處理器模塊102和存儲(chǔ)器模塊104可駐存在各自的專(zhuān)用集成電路(ASIC)中。存儲(chǔ)器模塊104也可集成到處理器模塊102中。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器模塊104可包括在處理器模塊102要執(zhí)行的指令執(zhí)行過(guò)程中存儲(chǔ)臨時(shí)變量或其他中間信息的高速緩存。電壓源118可包括但不限于燃料電池、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(chē)電源、太陽(yáng)能和引擎驅(qū)動(dòng)的長(zhǎng)工作期飛行器、航天器(有人和無(wú)人操縱的)電源、來(lái)自反應(yīng)器的過(guò)熱熱耦連或其他能夠提供或吸收電流的電壓源。負(fù)載120可包括但不限于電子設(shè)備、馬達(dá)、電池、加熱器、電力分配系統(tǒng)、器具、額外電氣總線(xiàn)或其他負(fù)載。調(diào)節(jié)的電流源124可包括，例如但不限于，調(diào)節(jié)的太陽(yáng)能陣列、反作用輪、30V負(fù)載或其他能夠提供或吸收電流的電流源。圖2是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例顯示紋波調(diào)節(jié)過(guò)程200的示例性流程圖。結(jié)合過(guò)程200執(zhí)行的各種任務(wù)可通過(guò)軟件、硬件、固件或其任何組合機(jī)械地執(zhí)行。應(yīng)該理解，過(guò)程200可包括任意數(shù)目的額外或可替代任務(wù)，圖2中所示任務(wù)不必以圖示的順序執(zhí)行，并且過(guò)程200可合并到具有這里沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明的額外功能的更廣泛的程序或過(guò)程中。為了說(shuō)明的目的，過(guò)程200的以下說(shuō)明可能涉及上面關(guān)于圖I提到的元件。在實(shí)踐實(shí)施例中，過(guò)程200的某些部分可通過(guò)系統(tǒng)100的不同元件執(zhí)行，如處理器模塊102、存儲(chǔ)器模塊104、紋波調(diào)節(jié)控制器106、雙向電流傳感器108、第一電氣總線(xiàn)114、第二電氣總線(xiàn)116、電壓源118、負(fù)載120、公共地線(xiàn)122等等。過(guò)程200可具有類(lèi)似于圖I中所示實(shí)施例的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，這里不再贅述公共特征、功能和元件。過(guò)程200可以以根據(jù)控制信號(hào)提 供來(lái)自雙向轉(zhuǎn)換器112去往諸如第一電氣總線(xiàn)114或第二電氣總線(xiàn)116的電氣總線(xiàn)的雙向電流開(kāi)始(任務(wù)202)?？刂菩盘?hào)可包括，例如但不限于，可變占空比控制信號(hào)、脈寬調(diào)制控制信號(hào)或其他控制信號(hào)。過(guò)程200接著可使用諸如雙向電流傳感器108的雙向電流傳感器感測(cè)雙向電流(任務(wù)204)。過(guò)程200接著通過(guò)如紋波調(diào)節(jié)控制器106的紋波調(diào)節(jié)控制器控制如控制信號(hào)128的控制信號(hào)的占空比以迫使電流傳感器電壓，如從雙向電流傳感器108輸出的電流傳感器電壓132，基本等于控制信號(hào)110的平均電壓(任務(wù)206)。過(guò)程200接著通過(guò)紋波調(diào)節(jié)控制器106控制控制信號(hào)128的轉(zhuǎn)換頻率以允許雙向轉(zhuǎn)換器的操作，如雙向轉(zhuǎn)換器112在相當(dāng)極端的占空比時(shí)的操作(任務(wù)208)。如上所述，相當(dāng)極端的占空比可包括，例如但不限于，接近0或I的占空比或其他占空比，其中0是0%占空比，I是100%占空比。過(guò)程200接著將紋波調(diào)節(jié)控制器106的反饋回路滯后基本限制在最大值和最小值(任務(wù)210)。圖3是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例顯示電壓控制過(guò)程300的示例性流程圖。結(jié)合過(guò)程300執(zhí)行的各種任務(wù)可通過(guò)軟件、硬件、固件或其任意組合機(jī)械式執(zhí)行。應(yīng)該理解過(guò)程300可包括任何數(shù)目的額外或可替代任務(wù)，圖3中所示任務(wù)不必以圖示順序執(zhí)行，并且過(guò)程300可合并到具有這里沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明的額外功能的更廣泛的程序或過(guò)程中。為了說(shuō)明的目的，過(guò)程300的以下說(shuō)明可能涉及上面關(guān)于圖I提到的元件。在實(shí)踐實(shí)施例中，過(guò)程300的某些部分可通過(guò)系統(tǒng)100的不同元件執(zhí)行，如處理器模塊102、存儲(chǔ)器模塊104、紋波調(diào)節(jié)控制器106、雙向電流傳感器108、第一電氣總線(xiàn)114、第二電氣總線(xiàn)116、電壓源118、負(fù)載120、公共地線(xiàn)122等等。處理器300可具有類(lèi)似于圖I中所示實(shí)施例的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，這里不再贅述公共特征、功能和元件。過(guò)程300可以以提供諸如控制信號(hào)128的控制信號(hào)給諸如雙向轉(zhuǎn)換器112的雙向轉(zhuǎn)換器開(kāi)始(任務(wù)302)?？刂菩盘?hào)可包括但不限于可變占空比控制信號(hào)、脈寬調(diào)制控制信號(hào)或其他控制信號(hào)。過(guò)程300接著可感測(cè)雙向電流，如雙向轉(zhuǎn)換器112中的雙向電流130 (任務(wù)304)。過(guò)程300接著生成控制信號(hào)128的脈寬調(diào)制以控制雙向轉(zhuǎn)換器112中開(kāi)關(guān)的占空比(任務(wù)306)。過(guò)程300接著控制控制信號(hào)128的脈寬調(diào)制的頻率，從而當(dāng)?shù)谝浑姎饪偩€(xiàn)114的電壓接近第二電氣總線(xiàn)116的電壓時(shí)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的很低占空比(任務(wù)308)。過(guò)程300接著控制紋波調(diào)節(jié)控制器106的占空比以迫使諸如電流傳感器電壓132的電流傳感器電壓等于控制信號(hào)128(任務(wù)310)。圖4是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源系統(tǒng)(系統(tǒng)400)的示例性功能框圖。系統(tǒng)400通常包括處理器模塊402、存儲(chǔ)器模塊404、可變占空比控制器406、雙向電流傳感器408、誤差放大器410、雙向轉(zhuǎn)換器412、第一電氣總線(xiàn)414、第二電氣總線(xiàn)416、電壓源418、負(fù)載420和公共地線(xiàn)422 (地線(xiàn)422)。而且，系統(tǒng)400可進(jìn)一步包括一個(gè)或更多電壓受控的電流源424，其耦連到第二電氣總線(xiàn)416并由處理器模塊402控制。系統(tǒng)400可具有類(lèi)似于系統(tǒng)100的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，這里不再贅述公共特征、功能和元件。系統(tǒng)400與圖I中所示系統(tǒng)100的區(qū)別在于系統(tǒng)400中加入了可變占空比控制器406、誤差放大器410、電壓受控的電流源424，并且系統(tǒng)100的紋波調(diào)節(jié)控制器106和調(diào)節(jié)太陽(yáng)能陣列124不必包括在系統(tǒng)400中。雙向轉(zhuǎn)換器412耦連到第一電氣總線(xiàn)414和第二電氣總線(xiàn)416，并且配置為提供來(lái)自/去往第一電氣總線(xiàn)414且去往/來(lái)自第二電氣總線(xiàn)416的雙向電流426(轉(zhuǎn)換器電流426)。例如但不限于，雙向轉(zhuǎn)換器412可配置為提供來(lái)自/去往耦連到包括電池的電壓源418或其他電壓源的第一電氣總線(xiàn)414且去往/來(lái)自耦連到包括航天器的負(fù)載420或其他負(fù)載的第二電氣總線(xiàn)416的雙向電流426。另舉一例但不限于，雙向轉(zhuǎn)換器412可操作用于將來(lái)自電壓源418的電流，諸如來(lái)自耦連到第一電氣總線(xiàn)414的太陽(yáng)能板的電流，接通至第二電氣總線(xiàn)416或?qū)⑵渑酝ǖ降鼐€(xiàn)422。雙向轉(zhuǎn)換器412也可配置為用作降壓型調(diào)節(jié)器用于一個(gè)方向上的電力流動(dòng)(如，雙向電流426)或升壓調(diào)節(jié)器用于相反方向上的電力流動(dòng)(如，雙向電流426的反向電流)，這由來(lái)自可變占空比控制器406的可變占空比控制信號(hào)430的占空比控制。當(dāng)占空比增加時(shí)，電壓形成，這導(dǎo)致電流在一個(gè)流動(dòng)方向上增加。當(dāng)占空比減小時(shí)，電壓形成，這迫使反方向上的電流流動(dòng)。雙向電流傳感器408耦連到雙向轉(zhuǎn)換器412，并配置成感測(cè)雙向電流以提供電流傳感器輸出。例如但不限于，整流器電流可通過(guò)經(jīng)由變壓器的雙向轉(zhuǎn)換器412的同步整流器來(lái)測(cè)量，從而提供感測(cè)的雙向電流。雙向電流傳感器408可操作用于產(chǎn)生與雙向轉(zhuǎn)換器412中流動(dòng)的電流成比例的電壓?？勺冋伎毡瓤刂破?06耦連到雙向電流傳感器408和雙向轉(zhuǎn)換器412?？勺冋伎毡瓤刂破?06包括控制器，例如但不限于，比例積分(PI)控制器、比例積分微分(PID)控制器、反饋控制器或其他控制器?？勺冋伎毡瓤刂破?06產(chǎn)生可變占空比控制信號(hào)(可變占空比控制信號(hào)430)，例如但不限于，PWM信號(hào)、脈沖密度調(diào)制信號(hào)、脈沖頻率調(diào)制信號(hào)或其他可變占空比信號(hào)?？勺冋伎毡瓤刂破?06可包括，例如但不限于，模擬電路、模擬電路的組合、數(shù)字電路和/或產(chǎn)生可變占空比控制信號(hào)430的軟件?？勺冋伎毡瓤刂破?06產(chǎn)生可變占空比控制信號(hào)430來(lái)響應(yīng)，例如但不限于，系統(tǒng)電平測(cè)量、系統(tǒng)命令、控制算法或其他系統(tǒng)狀態(tài)?？勺冋伎毡瓤刂破?06產(chǎn)生與誤差信號(hào)428(電壓誤差信號(hào)428)成比例的占空t匕。提高可變占空比控制信號(hào)430的占空比會(huì)增加從第一電氣總線(xiàn)414到第二電氣總線(xiàn)416的電流流動(dòng)。降低可變占空比控制信號(hào)430的占空比會(huì)增加從第二電氣總線(xiàn)416到第一電氣總線(xiàn)414的電流流動(dòng)?？勺冋伎毡瓤刂破?06控制雙向電流轉(zhuǎn)換器412的雙向電流與來(lái)自可變占空比控制器406的可變占空比控制信號(hào)430成比例。例如但不限于，對(duì)于諸如雙向轉(zhuǎn)換器412的雙向轉(zhuǎn)換器，從第一電氣總線(xiàn)414輸送到第二電氣總線(xiàn)416的總線(xiàn)電流可以使用同步開(kāi)關(guān)根據(jù)包括可變占空比控制器406設(shè)定的PWM占空比的可變占空比控制信號(hào)430進(jìn)行控制。、可以基于第二電氣總線(xiàn)416的電壓與電壓控制信號(hào)434的比較，控制PWM占空比與誤差信號(hào)428 (電壓誤差信號(hào)428)成比例。輸送到第二電氣總線(xiàn)416的雙向電流426與誤差放大器410產(chǎn)生的誤差信號(hào)428 (電壓誤差信號(hào)428)成比例?？勺冋伎毡瓤刂破?06產(chǎn)生諸如脈寬調(diào)制信號(hào)的可變占空比控制信號(hào)430，其用于控制雙向轉(zhuǎn)換器412中電力開(kāi)關(guān)的占空比?？勺冋伎毡瓤刂破?06的頻率可以是固定的或可變的，這取決于使用的調(diào)制技術(shù)?？勺冋伎毡瓤刂破?06的重要功能是產(chǎn)生電壓源中與電壓控制信號(hào)434成比例的電流，并由此控制從電壓源418去除的電流量或返回到電壓源418的電流量，電壓源如電壓源418，電流諸如雙向電流426。PWM占空比的轉(zhuǎn)換頻率可以在負(fù)載420改變時(shí)作為第二電氣總線(xiàn)416上的電壓的函數(shù)而變化?？勺冋伎毡瓤刂破?06的反饋回路調(diào)節(jié)PWM控制的轉(zhuǎn)換頻率，從而當(dāng)兩個(gè)總線(xiàn)電壓近似相等時(shí)實(shí)現(xiàn)很低的占空比，或當(dāng)?shù)谝豢偩€(xiàn)電壓很低時(shí)實(shí)現(xiàn)很高的占空比。頻率調(diào)整限制為頻率控制帶內(nèi)的基本最大電壓值和基本最小電壓值。誤差放大器410基于雙向電流傳感器408感測(cè)的傳感器電壓信號(hào)432與電壓控制 信號(hào)434的比較產(chǎn)生電壓誤差信號(hào)428。例如，在航天器總線(xiàn)調(diào)節(jié)器中，對(duì)于約-IOV到約OV的區(qū)域內(nèi)的誤差電壓，從(如太陽(yáng)能陣列)電壓受控的電流源424輸送到航天器總線(xiàn)的電流從0增加到耦連到航天器總線(xiàn)的太陽(yáng)能陣列的基本最大容量。在約OV到約+IOV之間，從電池(作為電壓源418)輸送至IJ航天器總線(xiàn)的電流從約OV增加到電源的電流限制，如耦連到雙向轉(zhuǎn)換器412的太陽(yáng)能陣列。如果包括雙向轉(zhuǎn)換器412和電壓受控的電流源424的兩個(gè)并行調(diào)節(jié)器系統(tǒng)的增益可比，則易于設(shè)計(jì)單個(gè)放大器，其能夠在負(fù)載電流從無(wú)負(fù)載變化到基本最大負(fù)載時(shí)針對(duì)任何太陽(yáng)能陣列容量穩(wěn)定化兩個(gè)系統(tǒng)并提供平滑總線(xiàn)控制，只要有足夠能量存儲(chǔ)在電池中以在所需時(shí)間內(nèi)提供功率。可設(shè)定反饋回路的誤差信號(hào)從固定負(fù)值變?yōu)楣潭ㄕ?，由此限制可在第一電氣總線(xiàn)414和第二電氣總線(xiàn)416之間流動(dòng)的最大電流。例如但不限于，系統(tǒng)400可控制輸送到第二電氣總線(xiàn)416的太陽(yáng)能板電流，或者雙向轉(zhuǎn)換器412可以作為分路調(diào)節(jié)器起作用以控制第二電氣總線(xiàn)416，同時(shí)以基本最大的可用電流給電壓源418 (電池)充電，或者雙向轉(zhuǎn)換器412用作自第一電氣總線(xiàn)414到第二電氣總線(xiàn)416的升壓轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)400的傳遞函數(shù)被簡(jiǎn)化為基本等于電壓受控的電流源。處理器模塊402包括處理邏輯，其配置為執(zhí)行與系統(tǒng)400的操作關(guān)聯(lián)的功能、技術(shù)和處理任務(wù)。具體地，處理邏輯配置為支持這里所述的系統(tǒng)400。例如，處理器模塊402可監(jiān)視可變占空比控制器406的可變占空比控制信號(hào)430的PWM占空比的轉(zhuǎn)換頻率，其以負(fù)載電壓(如電池電壓)的函數(shù)的形式變化。對(duì)于另一個(gè)示例，處理器模塊402控制可變占空比控制器406。處理器模塊402可以如以上討論系統(tǒng)100的處理器模塊102時(shí)所說(shuō)明的那樣實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)。存儲(chǔ)器模塊404可以是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域，其中存儲(chǔ)器被格式化成支持系統(tǒng)400的操作。存儲(chǔ)器模塊404配置成以上述方式存儲(chǔ)、保持和提供支持系統(tǒng)400功能所需的數(shù)據(jù)。例如，存儲(chǔ)器模塊404可存儲(chǔ)可變占空比控制器406的頻率，其作為負(fù)載420的電壓的函數(shù)變化。
在實(shí)踐的實(shí)施例中，存儲(chǔ)器模塊404可以如上面在系統(tǒng)100的存儲(chǔ)器模塊104的背景討論中說(shuō)明的那樣實(shí)施、實(shí)現(xiàn)或使用。存儲(chǔ)器模塊404可耦連到處理器模塊402，從而處理器模塊402可從存儲(chǔ)器模塊404讀取信息或向其中寫(xiě)入信息。例如，處理器模塊402可訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器模塊404以監(jiān)視可變占空比控制器406的頻率。電壓源418可包括，例如但不限于，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(chē)電源、太陽(yáng)能和引擎驅(qū)動(dòng)的長(zhǎng)工作期飛行器或航天器(有人和無(wú)人操縱的)電源、來(lái)自反應(yīng)器的過(guò)熱熱耦連或能夠提供或吸收電流的其他電壓源。電壓受控的電流源424可包括，例如但不限于，太陽(yáng)能板、太陽(yáng)能陣列系列、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(chē)電源、太陽(yáng)能和引擎驅(qū)動(dòng)的長(zhǎng)工作期飛行器或航天器(有人和無(wú)人操縱的)電源、來(lái)自反應(yīng)器的過(guò)熱熱耦連或其他電壓受控的電流源。、負(fù)載420可包括，例如但不限于，航天器、電子設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、加熱器、電力分配系統(tǒng)、器具、額外電氣總線(xiàn)或其他負(fù)載。在示例性實(shí)施例中，第二總線(xiàn)416包括航天器總線(xiàn)，負(fù)載420包括航天器系統(tǒng)，電壓源418包括與總線(xiàn)調(diào)節(jié)器組合的電池充電控制器，電壓受控的電流源424包括太陽(yáng)能板系統(tǒng)。當(dāng)太陽(yáng)能板系統(tǒng)用于為航天器總線(xiàn)供電時(shí)，雙向轉(zhuǎn)換器412可用于為電池充電。在該實(shí)施例中，處理器模塊402包括航天器調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)，其可施加負(fù)電壓作為電壓控制信號(hào)434。這導(dǎo)致自諸如第一電氣總線(xiàn)414的總線(xiàn)向諸如電池的電壓源418流動(dòng)的電流，該電流與可變占空比控制信號(hào)430成比例，從而為電池充電。如果包括耦連到第二總線(xiàn)416的太陽(yáng)能板系統(tǒng)的電壓受控的電流源424不能供應(yīng)足夠電力到第二總線(xiàn)416來(lái)供給航天器負(fù)載，則處理器模塊402包括航天器調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)，其對(duì)電壓控制信號(hào)434施加正電壓，使得電流自雙向轉(zhuǎn)換器412流出以供應(yīng)所需電流來(lái)調(diào)節(jié)第二總線(xiàn)416。在另一實(shí)施例中，雙向轉(zhuǎn)換器412用于將100V總線(xiàn)上約100V總線(xiàn)電力轉(zhuǎn)換為30V總線(xiàn)上約30V總線(xiàn)電力。30V總線(xiàn)上的一個(gè)負(fù)載是反作用輪，其旋轉(zhuǎn)時(shí)存儲(chǔ)能量。如果需要減速反作用輪的旋轉(zhuǎn)速度，則電能返回到30V總線(xiàn)。如果來(lái)自反作用輪的電流高于負(fù)載電流，則30V控制器減小施加到電壓控制信號(hào)434的電壓，使得電流從30V總線(xiàn)流到100V總線(xiàn)。從而，電壓受控的電流源雙向轉(zhuǎn)換器(雙向轉(zhuǎn)換器412)能夠用作降壓調(diào)節(jié)器以將電力從100V總線(xiàn)供應(yīng)給30V總線(xiàn)，或可用作升壓調(diào)節(jié)器以從30V總線(xiàn)中去除能量并有效地將其輸送到100V總線(xiàn)，這里此能量可以被通過(guò)100V總線(xiàn)運(yùn)行的設(shè)備使用。圖5是出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例顯示電壓控制過(guò)程500的示例性流程圖。結(jié)合過(guò)程500執(zhí)行的各種任務(wù)可由軟件、硬件或其任意組合機(jī)械地執(zhí)行。應(yīng)該理解過(guò)程500可包括任何數(shù)目的額外或可替代任務(wù)，圖5所示的任務(wù)不必以所示順序執(zhí)行，并且過(guò)程500可以合并到具有這里沒(méi)有詳細(xì)描述的額外功能的更廣泛程序或過(guò)程中。為了說(shuō)明的目的，過(guò)程500的以下說(shuō)明可能涉及上面關(guān)于圖4提到的元件。在實(shí)踐的實(shí)施例中，過(guò)程500的某些部分可通過(guò)系統(tǒng)400的不同元件執(zhí)行，諸如處理器模塊402、存儲(chǔ)器模塊404、可變占空比控制器406、雙向電流傳感器408、雙向轉(zhuǎn)換器412、第一電氣總線(xiàn)414、第二電氣總線(xiàn)416、電壓源418、負(fù)載420和公共地線(xiàn)422等等。過(guò)程500可具有類(lèi)似于圖4中所示實(shí)施例的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，這里不再贅述公共特征、功能和元件。過(guò)程500可以從使用可變占空比控制信號(hào)控制雙向轉(zhuǎn)換器開(kāi)始(任務(wù)502)，可變占空比控制信號(hào)如可變占空比控制信號(hào)430，雙向轉(zhuǎn)換器如雙向轉(zhuǎn)換器412。過(guò)程500接著可通過(guò)使用雙向電流感測(cè)電路感測(cè)轉(zhuǎn)換器電流以提供與轉(zhuǎn)換器電流426成比例的傳感器電壓信號(hào)(任務(wù)504)，轉(zhuǎn)換器電流如雙向轉(zhuǎn)換器412中的轉(zhuǎn)換器電流426，雙向電流感測(cè)電路如雙向電流傳感器408，傳感器電壓信號(hào)如傳感器電壓信號(hào)432。過(guò)程500接著基于傳感器電壓信號(hào)432和電壓控制信號(hào)的比較產(chǎn)生電壓誤差信號(hào)(任務(wù)506)，電壓控制信號(hào)如電壓控制信號(hào)434，電壓誤差信號(hào)如電壓誤差信號(hào)428。過(guò)程500接著基于電壓誤差信號(hào)428控制可變占空比控制信號(hào)430的占空比(任務(wù) 508)。 過(guò)程500接著用可變占空比控制信號(hào)430控制雙向轉(zhuǎn)換器以減小電壓誤差信號(hào)428的電壓誤差(任務(wù)510)。過(guò)程500接著通過(guò)保持可變占空比控制信號(hào)430的占空比基本恒定最小化電壓誤差信號(hào)428的電壓誤差(任務(wù)512)。電壓誤差信號(hào)428的電壓誤差可以包括傳感器電壓信號(hào)432 (電流傳感器反饋信號(hào))和電壓控制信號(hào)434 (處理器模塊控制信號(hào))之差。過(guò)程500接著控制可變占空比控制器406的轉(zhuǎn)換頻率，該可變占空比控制器406提供可變占空比控制信號(hào)430以在幾乎極端的占空比條件下優(yōu)化性能(任務(wù)514)。例如，幾乎極端的占空比條件可包括接近0或I的占空比，其中0是0%占空比，I是100%占空比。過(guò)程500接著通過(guò)控制紋波調(diào)節(jié)器可變占空比控制器406的滯后減小占空比，紋波調(diào)節(jié)器可變占空比控制器406提供可變占空比控制信號(hào)430 (任務(wù)516)。通過(guò)這種方式，使用雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源系統(tǒng)可穩(wěn)定雙向轉(zhuǎn)換器的控制回路，允許相似模塊的電流共享；從第一類(lèi)型的調(diào)節(jié)器系統(tǒng)(如太陽(yáng)能板調(diào)節(jié)器系統(tǒng))到第二類(lèi)型的調(diào)節(jié)器系統(tǒng)(如電池充電/放電控制系統(tǒng))的輕松轉(zhuǎn)變；簡(jiǎn)化的控制回路穩(wěn)定化，因?yàn)樗修D(zhuǎn)換器提供電壓受控的電流到電氣總線(xiàn)的電容(如航天器負(fù)載)。因此，雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源系統(tǒng)100/400形成電力系統(tǒng)的高度通用的構(gòu)建模塊。使用系統(tǒng)100/400多個(gè)雙向轉(zhuǎn)換器可以被組合以調(diào)節(jié)去往/來(lái)自多個(gè)受控源的電力流。圖6是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例顯示提供雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源的過(guò)程600的示例性流程圖。關(guān)于過(guò)程600執(zhí)行的各種任務(wù)可以通過(guò)軟件、硬件、固件或其任意組合機(jī)械執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)理解過(guò)程600可包括任何數(shù)目的額外或可替代任務(wù)，圖6中示出的任務(wù)不必以所示順序執(zhí)行，且過(guò)程600可包括具有這里沒(méi)有詳細(xì)描述的額外功能的更廣泛的程序或過(guò)程。為了說(shuō)明的目的，過(guò)程600的以下說(shuō)明可能涉及上面關(guān)于圖4提到的元件。在實(shí)踐的實(shí)施例中，過(guò)程600的某些部分可通過(guò)系統(tǒng)400的不同元件執(zhí)行，如處理器模塊402、存儲(chǔ)器模塊404、可變占空比控制器406、雙向電流傳感器408、雙向轉(zhuǎn)換器412、第一電氣總線(xiàn)414、第二電氣總線(xiàn)416、電壓源418、負(fù)載420和公共地線(xiàn)422等等。處理器600可具有類(lèi)似于圖4中所示實(shí)施例的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，這里不再贅述公共特征、功能和元件。過(guò)程600可以從提供諸如雙向轉(zhuǎn)換器412的雙向轉(zhuǎn)換器開(kāi)始，此雙向轉(zhuǎn)換器可操作用于根據(jù)可變占空比控制信號(hào)向電氣總線(xiàn)提供轉(zhuǎn)換器電流，可變占空比控制信號(hào)如可變占空比控制信號(hào)430,轉(zhuǎn)換器電流如轉(zhuǎn)換器電流426,電氣總線(xiàn)如第一電氣總線(xiàn)414或第二電氣總線(xiàn)416 (任務(wù)602)。過(guò)程600接著提供諸如雙向電流傳感器408的雙向電流感測(cè)電路，其可操作用于感測(cè)轉(zhuǎn)換器電流426以提供與轉(zhuǎn)換器電流426成比例的傳感器電壓信號(hào)(任務(wù)604)。過(guò)程600接著提供如誤差放大器410的誤差放大器，其可操作用于基于傳感器電壓信號(hào)和電壓控制信號(hào)的比較產(chǎn)生誤差信號(hào)，電壓控制信號(hào)如電壓控制信號(hào)434，誤差信號(hào)如誤差信號(hào)428 (任務(wù)606)。過(guò)程600接著提供如可變占空比控制器406的可變占空比控制器，其可操作用于基于誤差信號(hào)428控制可變占空比控制信號(hào)430的占空比以控制電氣總線(xiàn)414/416上的電壓(任務(wù)608)。
過(guò)程600接著提供電氣總線(xiàn)414/416 (任務(wù)610)。通過(guò)這種方式，本公開(kāi)的各實(shí)施例提供一種組合雙向轉(zhuǎn)換器來(lái)調(diào)節(jié)去往/來(lái)自多個(gè)受控源的電力流動(dòng)的控制方法。在此說(shuō)明書(shū)和以上公開(kāi)的圖1-6中，公開(kāi)的電壓控制方法用于雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)。該方法包括用可變占空比控制信號(hào)128、430控制雙向轉(zhuǎn)換器112、412，以及用雙向電流傳感器108、408感測(cè)雙向轉(zhuǎn)換器412中的轉(zhuǎn)換器電流426以提供與轉(zhuǎn)換器電流426成比例的傳感器電壓信號(hào)423。在一種變體中，該方法可包括基于電壓誤差信號(hào)428控制可變占空比控制信號(hào)128、430的占空比。在另一變體中，該方法可包括控制提供可變占空比控制信號(hào)128、430的可變占空比控制器406的轉(zhuǎn)換頻率以在幾乎極端的占空比條件下優(yōu)化性能。在又一替換中，該方法可進(jìn)一步包括通過(guò)控制提供可變占空比控制信號(hào)128、430的紋波調(diào)節(jié)器可變占空比控制器106的滯后減小占空比。在本公開(kāi)的另一方面中，公開(kāi)的方法提供雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流源。該方法包括提供雙向轉(zhuǎn)換器112、412，其可操作用于根據(jù)可變占空比控制信號(hào)128、430提供轉(zhuǎn)換器電流426到電氣總線(xiàn)；提供雙向電流傳感器，其可操作用于感測(cè)轉(zhuǎn)換器電流426以提供與轉(zhuǎn)換器電流426成比例的傳感器電壓信號(hào)；以及提供可變占空比控制器406，其可操作用于基于誤差信號(hào)428控制可變占空比控制信號(hào)128、430的占空比以控制電氣總線(xiàn)的電壓。在一個(gè)變體中，該方法可提供誤差放大器，其可操作用于基于傳感器電壓信號(hào)與電壓控制信號(hào)434的比較產(chǎn)生誤差信號(hào)。在一可替代變體中，轉(zhuǎn)換器電流426與控制信號(hào)成比例。以上描述提及的元件或節(jié)點(diǎn)或特征部件“連接”或“耦連”到一起。如這里所使用的，除非明確地指出，否則“連接”意味著一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征部件直接結(jié)合到另一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征部件(或直接與其通信)，且不必是機(jī)械地結(jié)合。類(lèi)似地，除非明確指出，否則“耦連”意味著一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征部件直接或間接結(jié)合到另一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/特征部件(或直接或間接地與其通信)，且不必是機(jī)械地耦連。因此，雖然圖I和4描述元件的示例性布置，但額外居間的元件、器件、特征部件或組件可存在于此公開(kāi)的實(shí)施例中。除非另外明確指出，本公開(kāi)中使用的術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)及其變體應(yīng)當(dāng)解讀為開(kāi)放式的而非限制性的。作為上述的例子術(shù)語(yǔ)“包括”應(yīng)解讀為意味著“包括但不限制”等，術(shù)語(yǔ)“示例”用于提供討論項(xiàng)的示例性實(shí)例，而非其窮盡或限制性列表；形容詞，如“慣例的”、“傳統(tǒng)的”、“正常的”、“標(biāo)準(zhǔn)的”、“已知的”和類(lèi)似意義的術(shù)語(yǔ)不能解讀為限制所述項(xiàng)在給定時(shí)間段內(nèi)或限制為給定時(shí)間內(nèi)的可用項(xiàng)，而是應(yīng)解讀為包括慣例的、傳統(tǒng)的、正常的或標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，其在目前或在未來(lái)任何時(shí)間可用或已知。
類(lèi)似地，與連詞“和/以及”關(guān)聯(lián)的一組項(xiàng)目不能解讀為要求這些項(xiàng)中每個(gè)和各個(gè)出現(xiàn)在分組中，而是應(yīng)解讀為“和/或”，除非另外明確說(shuō)明。類(lèi)似地，與連詞“或”關(guān)聯(lián)的一組項(xiàng)目不能解讀為要求組內(nèi)彼此排斥，而是應(yīng)解讀為“和/或”，除非另外明確說(shuō)明。而且，雖然本公開(kāi)的各項(xiàng)、元件或組件可以單數(shù)描述或要求保護(hù)，但是復(fù)數(shù)也考慮在范圍內(nèi)，除非明確限制為單數(shù)。加寬詞語(yǔ)和短語(yǔ)，如某些實(shí)例中的“一個(gè)或更多”、“至少”、“但不限于”等的存在不能解讀為在不存在這些加寬短語(yǔ)的實(shí)例中意指或要求較窄的情形。如這里所使用的，除非另外明確說(shuō)明，“可操作用于”意指能夠用于、適于或準(zhǔn)備好待用或服務(wù)，可用于特定目的，并且能夠執(zhí)行這里列舉的功能或期望的功能。關(guān)于系統(tǒng)和裝置，術(shù)語(yǔ)“可操作用于”意指系統(tǒng)和/或裝置是功能齊全且標(biāo)準(zhǔn)化的，包括激活時(shí)執(zhí)行所列舉功能的元件，并在激活時(shí)滿(mǎn)足執(zhí)行所列舉功能的合適的可操作性要求。關(guān)于系統(tǒng)和電路，術(shù)語(yǔ)“可操作用于”意指系統(tǒng)和/或電路是功能齊全且標(biāo)準(zhǔn)化的，包括激活時(shí)執(zhí)行所列舉功 能的邏輯，并在激活時(shí)滿(mǎn)足執(zhí)行所列舉功能的合適的可操作性要求。
權(quán)利要求
1.一種雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)(100、400),其包括 雙向轉(zhuǎn)換器(112、412)，其可操作用于根據(jù)可變占空比控制信號(hào)(128、430)提供雙向電流(130,426)給電氣總線(xiàn)(114、414、116、416)； 雙向電流傳感器(108、408)，其可操作用于感測(cè)所述雙向電流(130、426)以提供與所述雙向電流(130、426)成比例的傳感器電壓信號(hào)(132、432);以及 可變占空比控制器(106、406)，其可操作用于基于誤差信號(hào)控制所述可變占空比控制信號(hào)(128,430)的占空比以控制所述電氣總線(xiàn)(114、414、116、416)的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括誤差放大器(410)，其可操作用于基于所述傳感器電壓信號(hào)(132、432)與電壓控制信號(hào)(110、128、434)的比較產(chǎn)生所述誤差信號(hào)(428)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括 處理器模塊(102、402)，其可操作用于控制所述可變占空比控制器(406);以及 一個(gè)或更多電壓受控的電流源，其耦連到所述電氣總線(xiàn)(114、414)，并且可操作用于由所述處理器模塊(102、402)控制。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)，其中所述雙向電流(130,426)與所述誤差信號(hào)(428)成比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到3中任一項(xiàng)所述的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)，其中所述雙向電流(130、426)與所述可變占空比控制信號(hào)(128、430)成比例。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括所述電氣總線(xiàn)(114、414、116、416)。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)，其中所述電氣總線(xiàn)(114,414)耦連到電壓源(418)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I到6中任一項(xiàng)所述的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)，其中所述電氣總線(xiàn)(116,416)耦連到負(fù)載(422)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I到3或5到8中任一項(xiàng)所述的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)，其中所述可變占空比控制器(406)包括紋波調(diào)節(jié)控制器(106)，所述紋波調(diào)節(jié)控制器可操作用于調(diào)節(jié)反饋回路以迫使所述雙向電流(130、426)基本與控制信號(hào)成比例。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)，其中所述紋波調(diào)節(jié)控制器(106)進(jìn)ー步可操作用于使控制所述雙向電流(130、426)的所述可變占空比控制信號(hào)(128、430)的轉(zhuǎn)換頻率穩(wěn)定。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)換頻率可在幾乎極端的占空比條件下減小以實(shí)現(xiàn)接近0%占空比和100%占空比之一。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)，其中所述可變占空比控制器(406)包括比例積分(PI)控制器、比例積分微分(PID)控制器和反饋控制器中至少ー個(gè)。
13.—種用于雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)(100、400)的電壓受控的方法，所述方法包括 使用可變占空比控制信號(hào)(128、430)控制雙向轉(zhuǎn)換器(112、412)；使用雙向電流傳感器(108、408)感測(cè)所述雙向轉(zhuǎn)換器(112、412)中的轉(zhuǎn)換器電流(130,426)以提供與所述轉(zhuǎn)換器電流(426)成比例的傳感器電壓信號(hào)(432);以及基于電壓誤差信號(hào)(428)控制所述可變占空比控制信號(hào)(128、430)的占空比。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)ー步包括基于所述傳感器電壓信號(hào)(432)與電壓控制信號(hào)(434)的比較產(chǎn)生所述電壓誤差信號(hào)(428)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，進(jìn)ー步包括控制所述雙向轉(zhuǎn)換器(112、412)以減小所述電壓誤差信號(hào)(428)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙向轉(zhuǎn)換器電壓受控的電流系統(tǒng)和方法。雙向轉(zhuǎn)換器根據(jù)可變占空比控制信號(hào)提供雙向電流給電氣總線(xiàn)。而且，雙向電流感測(cè)傳感器感測(cè)雙向電流以提供與轉(zhuǎn)換器電流成比例的傳感器電壓信號(hào)。進(jìn)一步，可變占空比控制器基于誤差信號(hào)控制可變占空比控制信號(hào)的占空比以控制電氣總線(xiàn)的電壓。
文檔編號(hào)H02M3/00GK102739038SQ201210111700
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者R·M·馬蒂內(nèi)利 申請(qǐng)人:波音公司