專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制電源的基本上功率因數(shù)為1的大信號(hào)線性數(shù)字式控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制電源的基本上功率因數(shù)為1的大信號(hào)線性數(shù)字式控制器。該電源被控制用于電池、尤其是電動(dòng)汽車(chē)中電池的再充電。


圖1表示用于對(duì)電動(dòng)車(chē)輛中的電池充電的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)8。一個(gè)供電站/充電站8是對(duì)電動(dòng)車(chē)輛20的電感性耦合器18及電容性耦合器26。該供電站/充電站10包括電應(yīng)用接口14，原邊全橋16，及一個(gè)通信接收器28。電動(dòng)車(chē)輛20包括整流電路及電池架22，及通信發(fā)送器24。原邊全橋16通過(guò)電感耦合器18連接到整流電路及電池架22。通信發(fā)送器24通過(guò)電容耦合器26連接到通信接收器28。該充電系統(tǒng)8也被稱(chēng)為無(wú)觸點(diǎn)充電系統(tǒng)，它的一個(gè)例子是授權(quán)給Klontz等人的美國(guó)專(zhuān)利No.5,257,319。
在充電系統(tǒng)8中，一個(gè)高頻逆變器16將由DC電源14產(chǎn)生的AC信號(hào)通過(guò)兩部件高頻變壓器的原邊向外施加。該充電變壓器的原邊保持在車(chē)輛的外部，并與裝在車(chē)輛內(nèi)的次邊22相適配。這變壓器的兩半部分相互電感性地耦合(18)。與使用傳統(tǒng)歐姆接觸的充電器相比，該結(jié)構(gòu)增加了充電系統(tǒng)的安全性和可靠性。高頻變壓器16的設(shè)計(jì)反映了對(duì)于恒功率輸送變壓器尺寸和信號(hào)頻率之間的反比關(guān)系。無(wú)線通信系統(tǒng)使用電容耦合器26傳送最通常代表電池負(fù)載上的輸出電壓及輸出電流的反饋信號(hào)。這些反饋信號(hào)也可包括靠近電池的環(huán)境溫度或電池內(nèi)部溫度，或電池內(nèi)部壓力，即任何可測(cè)量的電池參數(shù)。傳送是從動(dòng)車(chē)中的發(fā)送器24到動(dòng)車(chē)外部的實(shí)用/充電站18中的接收器。
一個(gè)兩端網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)Kp是由在這兩端上測(cè)量的平均功率與端子電壓和電流均方根(rms)值的積之比來(lái)定義的kp=(p(t))VrmsIrms=(p(t))S]]>[p(t)]稱(chēng)為有效功率、其量度為瓦，S被稱(chēng)為現(xiàn)在功率、其量度為伏-安培。功率因數(shù)Kp的最佳值是1，它表示電源將其全部功率傳送給負(fù)載。
在一交流(AC)系統(tǒng)中，例如由本地電力公司提供的電壓及電流通常是時(shí)間上的周期波形，而測(cè)量功率是這些波形在一個(gè)周期上的乘積。為了使電壓和電流的均方根值與測(cè)量功率相等并獲得單位功率因數(shù)1，這兩個(gè)波形需要在形狀和相位上一致。
為了更好地理解這點(diǎn)，我們考慮一個(gè)具有單諧波電壓及失真電流的ac系統(tǒng)的例子。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用電壓電源規(guī)定為正弦波形v(t)＝Vζsinωt假定一個(gè)輸出口具有周期電流i(t)i(t)=Σn=0∞Insin(nωt+θn)=Ilsin(ωt+θl)+Σ|n|≠1(Insinnωt+θn)]]>由該系統(tǒng)輸出的平均功率為<P>=1T∫OTνidt=VsrmsIlrmsCOSθl=Skdkθ]]>式中Kd＝Tlrms/Irms及Kθ＝cosθ；Kd是失真系數(shù)并涉及波形形狀即諧波成分，而Kθ是位移系數(shù)并涉及波形的相對(duì)相位、功率因數(shù)則規(guī)定為Kp＝KdKθ如果電壓及電流波形的形狀相一致，Kd為1，及如果它們同相位，Kθ為1。因此對(duì)于單位功率因數(shù)1，我們需要兩個(gè)相同諧波成分和形狀的波形。
在過(guò)去，低功率因數(shù)主要由于相位移或無(wú)單位1的Kθ引起的。一個(gè)ac電源系統(tǒng)必須供電的大部分負(fù)載是線性的并吸收與輸入電壓正弦波相同頻率的正弦電流。這些負(fù)栽通常是感性的，引起電流在相位上滯后電壓。于是位移系數(shù)Kθ小于1，產(chǎn)生了差的功率因數(shù)。
在這種情況下功率因數(shù)校正可以簡(jiǎn)單地通過(guò)加入適當(dāng)?shù)呐c負(fù)載并聯(lián)的電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)，即使相位得到校正。但是，最近，功率因數(shù)問(wèn)題以不同的形式出現(xiàn)。
現(xiàn)今，電子裝置及電源對(duì)AC電源，即本地電力公司的電源呈現(xiàn)為一種大的非線性負(fù)載，因此從例如墻壁輸出線路吸取失真的非線性電流。在此刻，這種負(fù)載商業(yè)上最量大的例子是用于對(duì)大部分計(jì)算機(jī)供電的AC-DC功率交換器，即一個(gè)簡(jiǎn)單的整流電路及電容濾波。圖2A表示這種電路的電路圖及圖2B-2D表示它的波形。
線路整流器(全波二極管橋103)將dc分量附加在輸入電壓100上，及電容輸入濾波器104吸取該直流分量并將它以圖2B所示的波形120提供給負(fù)載106。電容器104被整流器102在每個(gè)半周期上用圖2c中波形122所示的每個(gè)電壓峰值處的電流主脈沖再?zèng)_電。所產(chǎn)生的電流124如圖示地形成失真。這里差的功率因數(shù)是由于失真系數(shù)kd引起的。
對(duì)負(fù)載功率的供給是由電流諧波分量作出的，該電流諧波分量與輸入電壓同相位，但由于失真被嚴(yán)重地衰減。失真的AC輸入電流124引起AC線電壓波形122失真，并且如波形124中的虛線部分123所示。實(shí)際上，電噪音被加到AC線電壓100上。
該噪音造成兩個(gè)問(wèn)題。首先，對(duì)于給定電流峰值負(fù)載將吸收比最大功率小的功率，因?yàn)殡妷翰ㄐ我咽д?。第二?wèn)題是影響使用同一AC線電壓的其它負(fù)載。如果輸入AC線電壓起初就是失真的，則要獲得功率因數(shù)1是很困難的。
在如圖2A的這種裝置中功率因數(shù)可能低到50％。該問(wèn)題的討論例如是在授于Newfold的美國(guó)專(zhuān)利No.5,006,975的背景部分中。這里的功率因數(shù)校正涉及對(duì)輸入波形再整形，并且是比附加相位來(lái)校正位移效應(yīng)困難大得多的問(wèn)題。
現(xiàn)今使用的大多數(shù)AC-DC功率變換器是基于類(lèi)似與上述的設(shè)計(jì)，使用整流器及輸入濾波器。所產(chǎn)生的功率因數(shù)通常約為0.6，及電波波形由于高次諧波而失真。大部分計(jì)算機(jī)僅需要幾百瓦，而乘以可從標(biāo)準(zhǔn)輸出線獲得的1400瓦或這樣瓦數(shù)的差功率因數(shù)能提供必要的功率。并且，大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算機(jī)在其吸收的功率上表現(xiàn)出很小的動(dòng)態(tài)范圍。換句話說(shuō)，它們可以通過(guò)小信號(hào)電源控制適當(dāng)?shù)乇皇褂谩?br> 但是，在計(jì)算機(jī)及電子系統(tǒng)中現(xiàn)在的趨勢(shì)是對(duì)功率因數(shù)校正的功率變換器產(chǎn)生了增長(zhǎng)的需要。作為價(jià)格降低、計(jì)算機(jī)文字處理水平的增長(zhǎng)及便利用戶的接口的后果，計(jì)算機(jī)(及使用開(kāi)關(guān)式電源的另外裝置)的總數(shù)量已有急劇的增長(zhǎng)。
由于這樣差的功率因數(shù)，這產(chǎn)生了更大的功率浪費(fèi)，它被直接轉(zhuǎn)變成供電局的損失，因?yàn)楣╇娋滞ǔＲ韵牡挠行Чβ蕘?lái)對(duì)用戶收費(fèi)。此外，工作站中計(jì)算機(jī)功率增長(zhǎng)的需要導(dǎo)致工作站部件的增加，因此導(dǎo)致它們對(duì)電力的需要，例如需要它們吸收功率方面的大動(dòng)態(tài)范圍。由于標(biāo)準(zhǔn)電力輸出線路的功率限值已經(jīng)達(dá)到，適合這些新需要的一種方式是用非標(biāo)準(zhǔn)輸出線路來(lái)對(duì)辦公室重新布線。除去引起用戶的額外費(fèi)用外，該方案每當(dāng)工作站搬家時(shí)需要輸出線路的重布線。一種更實(shí)際的方案是增加電源的功率因數(shù)。
如前所述，在開(kāi)關(guān)式功率變換器中差的功率因數(shù)通常伴隨著失真電流波形。這些波形中的高次諧波可能干擾附近的儀器，常常使得它們必須附加額外的濾波元件。高次諧波也可能干擾供電站電路保護(hù)裝置及與其共振，引起它們發(fā)生故障。通過(guò)電流整形的功率因數(shù)校正基本上可消除這些高次諧波中的許多諧波或全部諧波。在歐洲已經(jīng)立法更嚴(yán)格地限制電源波形的諧波成分。根據(jù)由國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)推薦的較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)555-2，額定值高于300瓦的電源必須包括某種形式的功率因數(shù)校正。
一種試圖吸取與輸入電壓相同頻率和形狀的電流的技術(shù)和裝置描繪在圖3上，并可在“功率電子學(xué)原理”(Kassakian等人著Addison-Wesley出版公司，1991年，第397頁(yè))中找到。圖3表示一個(gè)高功率因數(shù)AD/DC開(kāi)關(guān)預(yù)調(diào)節(jié)器150。電壓波形152及電流波形154被輸入到該預(yù)調(diào)節(jié)器150。預(yù)調(diào)節(jié)器150包括與節(jié)點(diǎn)160相連接的電感器156進(jìn)入節(jié)點(diǎn)160的電流通過(guò)線性電磁(LEM)電流傳感組件158、例如霍爾效應(yīng)器件來(lái)檢測(cè)。晶體三極管162及二極管164各連接在節(jié)點(diǎn)160上。二極管164的另一端與節(jié)點(diǎn)106相連接。電容168、負(fù)載170及電壓控制器174均連接到節(jié)點(diǎn)166。電壓控制器174連接到乘法器176。乘法器176的輸出連接到加法器178。LEM組件158的輸出被反相并連接到加法器178。加法器178的輸出供給電流控制器172。電流控制器172連接到晶體管162。晶體管162、電容器168及負(fù)載170連接到節(jié)點(diǎn)167。
對(duì)該預(yù)調(diào)節(jié)器的輸入是整流后的AC電壓波形152。內(nèi)部(電流)環(huán)通過(guò)對(duì)晶體管162提供脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)序列給晶體管162并迫使電感器156的電感電流iL(t)接近理想電流iP(t)來(lái)控制電源電流154使它與輸入電壓vin(t)的形狀和相位適配。理想電流iP(t)正比于輸入電壓iP(t)＝Kvin(t)，式中K是比例系數(shù)。外部(電壓)環(huán)通過(guò)調(diào)節(jié)用于在每個(gè)線路周期上產(chǎn)生iP的比例系數(shù)K使輸出電壓Vo調(diào)節(jié)到理想?yún)⒖茧妷篤o。
用于圖3中所示的電源的由功率平衡等式產(chǎn)生的一種采樣數(shù)據(jù)模式為x[n+1]=x[n]+TLV2Ck[n]-2TLCP---(1)]]>式中狀態(tài)變量x(n)相應(yīng)于在采樣時(shí)間上變換器輸出電壓的平方，k是在時(shí)間n上控制器的輸出，TL及V分別是線路輸入周期及電壓，及C和P分別是輸出母線電容及輸出給負(fù)載的功率。
由Mitwalli(Ahmed Mitwalli，“用于單位功率因數(shù)1的變換器的一種數(shù)字式控制器”(1993)，理工碩士論文，麻省理工學(xué)院，這里結(jié)合作為參考)提出的數(shù)字式電壓控制器被表示在圖4中并取代圖3中的電壓控制器174。Mitwalli控制器計(jì)算K的值，以保證狀態(tài)變量X將被控制到所需值上。
在圖4中，Mitwalli電壓控制器200被表示為與變換器202相關(guān)。變換器202代表圖3中所示高功率因數(shù)AC/DC開(kāi)關(guān)預(yù)調(diào)節(jié)器中除電壓控制器174外的所有部分。Mitwalli電壓控制器200包括第一平方器204(它接收來(lái)自交換器202的輸出)及第二平方器206(它接收參考電壓)。加法器208接收平方器206的平方輸出及平方器204的反相平方輸出。加法器208連接到累加器210及定標(biāo)器214。加法器216接收來(lái)自每個(gè)定標(biāo)器212和214的定標(biāo)輸出。來(lái)自加法器216的和連接到定標(biāo)器218。定標(biāo)器218的輸出正比于常數(shù)K(n)，也被稱(chēng)為控制指令。
Mitwalli數(shù)字式控制器200是一種模擬量比例-積分(IP)控制器的離散時(shí)間方案。該數(shù)字式控制器使用一個(gè)累加器210來(lái)取代積分器。定標(biāo)誤差V2-v2[n](加法器208的輸出)被輸入到累加器210。PI控制器的這種離散時(shí)間方案被選擇來(lái)消除穩(wěn)態(tài)誤差。在穩(wěn)態(tài)時(shí)，當(dāng)誤差到零時(shí)，累加器的輸出為恒定。
累加器服從狀態(tài)方程σv[n+1]＝σv[n]+(x[n]-x[n]).(2)由下式計(jì)算控制指令Kk[n]=CTLV2(h1(X[n]-x[n])+h2σv[n])---(3)]]>導(dǎo)出用于電壓控制的狀態(tài)空間公式σv[n+1]x[n+1]=1-1h2(1-h1)σv[n]x[n]+1h1X[n]+[-2TLOC]P[n]---(4)]]>如由式(3)反映的，Mitwalli控制器使用電容c的估計(jì)來(lái)計(jì)算控制指令K[n]。電容c本身是一種估計(jì)。鑒于例如制造容差及老化，不能知道c的精確值。
式(4)的狀態(tài)公式表示對(duì)負(fù)載170消耗功率依賴。換句話說(shuō)，狀態(tài)方程(4)是用x[n]＝v2o[n]來(lái)表示的，但負(fù)載功率項(xiàng)P[n]除外。在負(fù)載是電池的情況下，很難根據(jù)狀態(tài)變量x[n]＝v2o[n]來(lái)消除負(fù)載功率，因?yàn)殡姵乇槐憩F(xiàn)為輸出電壓和輸出電流的一個(gè)復(fù)雜函數(shù)。因而，現(xiàn)有技術(shù)不能從使用僅是x[n]＝v2o[n]的某種函數(shù)的狀態(tài)方程(4)中消除負(fù)載功率。
為了處理該問(wèn)題，Mitwalli控制器考慮負(fù)載項(xiàng)被忽略及接近狀態(tài)空間的描述而不使用負(fù)載功率項(xiàng)。為此，Mitwalli控制器對(duì)負(fù)載功率項(xiàng)無(wú)響應(yīng)；在這方面，它能被描述為對(duì)負(fù)載功率項(xiàng)僅是開(kāi)環(huán)的控制。如果負(fù)載的作用、例如電池功率需要使控制器的極位于單位圓外部時(shí)，這樣一種開(kāi)環(huán)方案將變?yōu)椴环€(wěn)定。
此外，Mitwalli控制器僅是電壓控制器；它不能控制電流環(huán)，即它不能使電流環(huán)閉環(huán)。
Mitwalli控制器是稱(chēng)為“大信號(hào)”控制器的那種。詞“大信號(hào)”涉及由負(fù)栽吸收功率的動(dòng)態(tài)范圍。換言之，當(dāng)被負(fù)載消耗的功率大于被認(rèn)為是“小信號(hào)”范圍的功率時(shí)，Mitwalli控制器才能響應(yīng)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在Mitwalli論文前存在的計(jì)算機(jī)，即計(jì)算機(jī)電源供給的負(fù)栽通常在它們消耗的功率方面呈現(xiàn)小的變化。為此，現(xiàn)有技術(shù)滿足于在計(jì)算機(jī)方面使用廉價(jià)的低功率因數(shù)調(diào)節(jié)器。但是，現(xiàn)今對(duì)于象計(jì)算機(jī)這種應(yīng)用已對(duì)高功率因數(shù)、最好為1的功率因數(shù)的功率控制器有增長(zhǎng)的需求。“小信號(hào)”方案的電源控制器不能對(duì)“大信號(hào)”負(fù)載提供高的功率因數(shù)。因此Mitwalli控制器代表對(duì)“大信號(hào)”控制需要的一種反應(yīng)。
當(dāng)對(duì)電動(dòng)車(chē)輛的電池充電時(shí)，對(duì)耐用的大信號(hào)電源控制器的需求甚至更大些。為了對(duì)可充電電池充電，由電池制造廠建議的充電曲線必需提供給可充電電池。充電曲線基于具體電池類(lèi)型的電化學(xué)物理特性變化很大。如果對(duì)電池建議的充電曲線不能緊密地跟隨，電池內(nèi)部的溫度可上升到損壞的程度。
美國(guó)政府推動(dòng)汽車(chē)制造商使便利用戶的電動(dòng)車(chē)輛進(jìn)入市場(chǎng)。方便用戶需要首當(dāng)其沖的是電池充電技術(shù)要快速、安全及高效；高效又意味著經(jīng)濟(jì)。在該領(lǐng)域中存在著對(duì)這樣的耐用大信號(hào)控制器的需求它能快速及安全的將充電曲線提供給電池而同時(shí)從當(dāng)?shù)毓╇娋治≡陬l率及形狀上緊密適配于供電局提供的線電壓波形的電流波形，由此通過(guò)獲得了高功率因數(shù)而具經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明的一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)用于控制電源的大信號(hào)線性數(shù)字式的、且基本上功率因數(shù)為1的電源控制器。
本發(fā)明的另一目的是實(shí)現(xiàn)一種能消除控制器的狀態(tài)方程中功率項(xiàng)的控制器。
本發(fā)明的另一目的是使電流環(huán)閉環(huán)，以便控制輸出電流。
本發(fā)明的另一目的是實(shí)現(xiàn)一種控制器，它能以對(duì)具體電池或具體電池充電狀態(tài)所需充電曲線的最小信息來(lái)對(duì)寬范圍的電池類(lèi)型充電。
本發(fā)明的另一目的是實(shí)現(xiàn)一種能相對(duì)電流控制器作為簡(jiǎn)單延時(shí)工作的電壓控制器，由此能便于該電流控制器使用，以對(duì)任何線性、不隨時(shí)間變化(“LTI”)的負(fù)載提供所需電流。
本發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種用于控制電源的基本上功率因數(shù)為1的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該控制器包括一種大信號(hào)電壓控制器，它設(shè)有負(fù)載功率的前饋。具體地，該大信號(hào)電壓控制器基于對(duì)電源供給負(fù)載功率的測(cè)量來(lái)計(jì)算補(bǔ)償用的對(duì)電源的指令。因?yàn)樵撾妷嚎刂破鞔_定了指令信號(hào)K為采樣負(fù)載功率的函數(shù)，該電壓控制器在出現(xiàn)大信號(hào)變化的負(fù)載時(shí)通常是實(shí)用的。
對(duì)控制電源提供大信號(hào)電壓控制器，電源提供負(fù)載電壓及負(fù)載電流的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的反饋裝置，用于確定來(lái)自負(fù)載的第一反饋參數(shù)s和對(duì)應(yīng)于第一反饋參數(shù)s的參考值S之間的誤差Δs；及最后指令裝置，用于確定作為誤差Δs及至少一前饋參數(shù)的函數(shù)的控制指令。
本發(fā)明的另外目的是通過(guò)提供一種基本上功率因數(shù)為1的電源控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該電源控制器包括一個(gè)電流控制器，它以這樣的方式工作，即電壓控制器表現(xiàn)為對(duì)電流控制器的簡(jiǎn)單延時(shí)。因?yàn)橹噶钚盘?hào)是由電壓控制器作為前饋?lái)?xiàng)即負(fù)載功率P的函數(shù)計(jì)算的，電壓環(huán)的動(dòng)態(tài)特性基本上獨(dú)立于負(fù)載。
提供用于控制電源的大信號(hào)的及基本上功率因數(shù)為1的控制器，電源再由此向負(fù)載供電的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的大信號(hào)前饋電壓控制器，用于控制輸出到負(fù)載的電壓；及電流控制器，它與電壓控制器連接地操作，用于控制輸出到負(fù)載的電流；電壓控制器的前饋參數(shù)是對(duì)負(fù)載定標(biāo)功率的函數(shù)。
從以下給出的詳細(xì)說(shuō)明中將會(huì)使本發(fā)明的上述和另外的目的變得更加明白。但是，應(yīng)當(dāng)理解，該詳細(xì)說(shuō)明及具體例子是表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且僅是以說(shuō)明方式給出的，因?yàn)閷?duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，從該詳細(xì)說(shuō)明中在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下能弄清楚各種變化及改型。
現(xiàn)在將參照附圖以例子方式來(lái)描述本發(fā)明，其附圖為圖1是現(xiàn)有技術(shù)電池充電系統(tǒng)的概要示圖；圖2(A)是現(xiàn)有技術(shù)電源控制器的概要電路圖；圖2(B)-2(D)表示與圖2(A)的電路有關(guān)的波形；圖3是現(xiàn)有技術(shù)高功率因數(shù)AC/DC開(kāi)關(guān)式預(yù)調(diào)節(jié)器的概要電路圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)的圖3中開(kāi)關(guān)式預(yù)調(diào)節(jié)器的改型電壓環(huán)控制器的概要電路圖；圖5是本發(fā)明的大信號(hào)電壓控制器一個(gè)實(shí)施例的概要電路圖；圖6是本發(fā)明的基本上功率因數(shù)為1的大信號(hào)控制器的一個(gè)實(shí)施例的控制圖；圖7(A)是分辨率轉(zhuǎn)換電路的一個(gè)電路圖；圖7(B)是與圖7(A)的轉(zhuǎn)換電路有關(guān)的波形；圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電池充電系統(tǒng)的實(shí)施例的概圖；圖9是本發(fā)明的負(fù)載電流傳感電路的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的概圖；圖10是本發(fā)明負(fù)載電流傳感電路的一個(gè)變型實(shí)施例的電路圖；圖11-13是表示本發(fā)明控制器對(duì)各種電流充電曲線響應(yīng)的曲線圖；圖14是本發(fā)明的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例的電路圖；圖15是本發(fā)明最內(nèi)部的控制環(huán)的一個(gè)實(shí)施例的電路概圖；以及圖16是本發(fā)明的作為負(fù)載溫度函數(shù)控制的功率控制器一個(gè)變型實(shí)施例的控制圖。
本實(shí)施例基于圖4的Mitwalli電壓控制器，通過(guò)消除狀態(tài)方程4中的功率項(xiàng)及基于負(fù)載功率附加補(bǔ)償前饋?lái)?xiàng)來(lái)控制指令方程3，由此作出改進(jìn)。在控制技術(shù)中，“反饋”信號(hào)是用于形成誤差信號(hào)、即反饋信號(hào)和所需信號(hào)之間差的一種信號(hào)。相反地，不用于產(chǎn)生誤差信號(hào)的信號(hào)被稱(chēng)為“前饋”信號(hào)。因此，將負(fù)載功率項(xiàng)附加到控制指令方程(3)被稱(chēng)為附加前饋?lái)?xiàng)。
由下式定義一個(gè)新指令K_tiled[n]k~[n]=CTLV2(h1(X[n]-x[n])+h2σv[n])+2V2P[n]---(5)]]>在功率平衡方程1中用K_tiled[n]取代K[n]就得到一個(gè)新的狀態(tài)方程系統(tǒng)σv[n+1]x[n+1]=1-1h2(1-h1)σv[n]x[n]+1h1X[n].---(6)]]>該新實(shí)行的電壓環(huán)采樣輸出電流以及輸出電壓。由于P[n]＝v[n]*i[n]是可獲得的，式4中依賴于輸出電壓及輸出電流的功率項(xiàng)可從狀態(tài)過(guò)渡動(dòng)態(tài)特性中消除。該控制器能以相同的增益用于寬范圍的負(fù)載。負(fù)載上的功率P[n]在變動(dòng)時(shí)也即當(dāng)電源控制器工作時(shí)被采樣。
圖5表示執(zhí)行指令K_tiled[n]方程5的精密時(shí)間前饋及比例-積分(“PI”)控制器250。以下K_tiled[n]的表示將與K[n]的表達(dá)互換使用。與圖4中Mitwalli控制器200共有的那些元件的描述不再重復(fù)。電壓控制器250包括一個(gè)加法器254，它接收定標(biāo)器218的輸出及定標(biāo)器252的輸出。定標(biāo)器252對(duì)采樣的負(fù)載功率P[n]定標(biāo)。
圖6表示該電源控制器的一個(gè)實(shí)施例。負(fù)載308由電源306供電。電源306受電源控制器控制，后者包括乘法器310，電壓控制器304，平方器302，電流控制器300及加法器312。乘法器310接收負(fù)載電流及負(fù)載電壓的采樣并將它們的乘積，及負(fù)載功率采樣輸出到電壓控制器。電壓控制器304的一部分單獨(dú)表示為平方器302。平方器302對(duì)電壓控制器304提供參考變量V2[N]＝X[N]。電壓控制器304的另一平方器206未單獨(dú)表示，而表示為狀態(tài)變量X[n]＝V2[n]從電源306接收。此外，電壓控制器304將控制變量K[n]輸出給電源306。電流控制器300將參考電壓V[N]輸出給平方器302。加法器312接收對(duì)負(fù)載電流的采樣并將該電流反相值與參考電流Iref相加。
在該實(shí)施例中具有三個(gè)環(huán)。最外的控制環(huán)是數(shù)字電流環(huán)，如圖6及16中所示。它通過(guò)計(jì)算內(nèi)電壓環(huán)的電壓參考值控制輸出電流。圖6及16中所示的數(shù)字內(nèi)電壓環(huán)通過(guò)計(jì)算指令K[n]來(lái)控制輸出電壓。指令K[n]被送到最內(nèi)環(huán)，它是模擬量電流環(huán)，并表示在圖3及15中，但在圖6及16中未示出。該最內(nèi)環(huán)直接與電子部分接口，并控制(來(lái)自供電站)的輸入電流，以適配于輸入電壓的相位和波形。輸入電壓被輸入到內(nèi)電流環(huán)。
因?yàn)樵诒緦?shí)施例中最內(nèi)電流環(huán)是模擬量的，它不能采樣輸入電壓。本實(shí)施例的電壓環(huán)是數(shù)字式的，實(shí)際上它采樣輸入電壓、輸出電壓以及輸出電流。最外電流環(huán)在本實(shí)施例中是數(shù)字式的，它使用輸出電壓及電流的采樣。
外部電流環(huán)及電壓環(huán)分別控制輸出電流及輸出電壓，它們不控制輸入電流。相反地，最內(nèi)電流環(huán)控制輸入電流，而不控制輸出電壓或輸出電流。
在負(fù)載是被充電電池的情況下，參考電流Iref是具體電池類(lèi)型所需的電流，即電池制造廠所建議的電流。虛線框314表示電流控制器300及平方器302，電壓控制器304，及電源306之間的操作關(guān)系框304代表對(duì)電流控制器300的單位時(shí)間延遲。
電壓環(huán)補(bǔ)償產(chǎn)生了控制信號(hào)K(式5)，它作為升壓變換器設(shè)備的功率指令。電流環(huán)補(bǔ)償300產(chǎn)生控制信號(hào)X[N]＝V2[N](式5及6)，它作為電壓環(huán)的平方電壓參考值。通過(guò)加入前饋?lái)?xiàng)311，以采樣數(shù)字率n工作的電壓環(huán)對(duì)于許多負(fù)載在一個(gè)合理的步數(shù)Q中收斂。
電流環(huán)300以采樣數(shù)據(jù)率N＝Q*n工作。因此，對(duì)于圖6中電流i[N]及電流I[N]的描述是重要的。假設(shè)電壓環(huán)是對(duì)電流環(huán)的簡(jiǎn)單延時(shí)314(Z-變換Z-1)，因?yàn)殡妷涵h(huán)狀態(tài)過(guò)渡不影響到電流環(huán)300的工作。電流環(huán)300控制輸出電流i[n]及將參考電壓V[N]提供給平方器302，后者使其平方以形成電壓環(huán)的控制信號(hào)X[N]＝V2[N]。
該內(nèi)電壓環(huán)314動(dòng)態(tài)特性的簡(jiǎn)化能進(jìn)行穩(wěn)定性分析及電流環(huán)的極位移并能易于在本領(lǐng)域一般技術(shù)人員水平上進(jìn)行。通過(guò)PI控制，參考電壓Vo由下式給出Vo[N]＝he(Iref-i[N])+hσσi[N].(7)該電壓延時(shí)模式產(chǎn)生出狀態(tài)方程v[N+1]＝Vo[N]＝he(Iref-i[N])+hσσi[N].(8)累加器210的動(dòng)態(tài)特性寫(xiě)為σi[N+1]＝σi[N]+(I[N]-i[N]). (9)式8及9對(duì)于具有比電阻復(fù)雜得多的負(fù)載的系統(tǒng)的完整狀態(tài)空間的描述是不夠的。通過(guò)步常量轉(zhuǎn)換可計(jì)算線性網(wǎng)絡(luò)的步響應(yīng)，及確定離散時(shí)間狀態(tài)方程并結(jié)合進(jìn)狀態(tài)空間描述。如果PI及前饋控制對(duì)于提供具有許多狀態(tài)的負(fù)載的穩(wěn)定性是不夠時(shí)，則可以設(shè)想不同形式的控制，并易于通過(guò) 包括本控制方案及負(fù)載動(dòng)態(tài)特性的新線性狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣來(lái)估算?？捎?jì)算用于新控制增益的特征值，以保證穩(wěn)定性。并且，這是處于本技術(shù)普通技術(shù)人員的水平的。
在起動(dòng)時(shí)，輸出電流中的誤差313大，產(chǎn)生了大的電壓參考指令315及不希望有的電流過(guò)調(diào)。為了實(shí)行軟起動(dòng)，輸入電流的參考點(diǎn)逐步地緩慢上升到其最終值。在起動(dòng)期間，即實(shí)際上在任何大過(guò)渡過(guò)程期間的問(wèn)題是積分器的過(guò)積分。飽和點(diǎn)相應(yīng)于最大電流環(huán)指令Vo。累加器的值在控制器飽和時(shí)可持續(xù)過(guò)度地增大，因?yàn)檎`差項(xiàng)仍然為負(fù)。當(dāng)累加器未“退計(jì)”(“unwind”)時(shí)最大指令持續(xù)將會(huì)引起不希望有的過(guò)調(diào)量。作為防過(guò)累計(jì)的機(jī)構(gòu)，當(dāng)輸出指令Vo飽和時(shí)并當(dāng)軟起動(dòng)發(fā)生時(shí)控制器停止增加累加器的值σi。
只要輸出電流保持在特定的穩(wěn)定狀態(tài)帶中，則不用計(jì)算控制電壓參考值。電壓參考值取在先控制計(jì)算的平均值。當(dāng)發(fā)生穩(wěn)態(tài)指令均勻時(shí)，則除了用于發(fā)生在內(nèi)電壓環(huán)314的穩(wěn)態(tài)指令平均值的輸出電壓參考值外還必須計(jì)算輸出電壓穩(wěn)態(tài)常的值。
圖3中最內(nèi)電流環(huán)是采用基于Unitrode UC3854組件的模擬電流環(huán)。數(shù)字式控制器的實(shí)現(xiàn)是基于微處理機(jī)例如Intel EV80C196KB作出的，它是用于特征為A/D轉(zhuǎn)換的Intel微控制器80C196KB的商用計(jì)算板。
根據(jù)尺寸及速度，實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將是大規(guī)模集成(“VLSI”)電路，類(lèi)似于Mitwalli論文中所討論的，但它的價(jià)格效益依賴于生產(chǎn)IC的最小體積。對(duì)于其中IC的最小體積不能得到的情況，較好的替換是使用專(zhuān)用微處理機(jī)的實(shí)施，這也類(lèi)似于在Mitwalli論文中所討論的。這種專(zhuān)用微處理機(jī)是比EV80C196KB試驗(yàn)臺(tái)更有效的實(shí)施例，因?yàn)樗亩嘤眯员仍囼?yàn)臺(tái)應(yīng)有的要少作為變型，數(shù)字式控制器可通過(guò)全部分立的邏輯或模擬元件來(lái)實(shí)施。
在本實(shí)施例中，數(shù)字式電壓環(huán)控制器304的輸出需要作為模擬信號(hào)饋入到電流環(huán)控制器300中。該系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例是在微處理機(jī)內(nèi)部計(jì)算圖3中的指令電流ip并然后將它轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)再送入電流環(huán)控制器。除計(jì)算K[n]外，這需要采樣輸入電壓波形及由電壓環(huán)重建并將電流指令信號(hào)K[n]提供經(jīng)內(nèi)電流環(huán)。在本實(shí)施例中作為模擬量環(huán)的內(nèi)電流環(huán)使用輸入電壓來(lái)計(jì)算晶體管162的開(kāi)關(guān)方式，但本實(shí)施例的電流環(huán)不采樣輸入電壓。該額外的采樣及處理將要花費(fèi)微處理機(jī)的功率及時(shí)間。
一個(gè)更好的實(shí)施例使用乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器(“DAC”)，多單元DAC輸出數(shù)字及模擬輸入的一定函數(shù)，在該情況下為積。它被用于取代圖3中的乘法器176。
圖14表示乘法DAC的一個(gè)實(shí)施例。鎖存器502與乘法DAC500相連接。乘法DAC500連接到它供電的負(fù)載508。除了乘法DAC500與它供電的負(fù)載508之間的連接外，還具有包括差分放大器504及電容506的控制信號(hào)的元件。在乘法DAC輸入上的鎖存器被用來(lái)使輸入到乘法DAC的信號(hào)同步。
控制輸入電流具有與輸入電壓相同相位及相同波形的最內(nèi)電流環(huán)是用Unitrode UC3854器件實(shí)現(xiàn)的，并如圖15中所示。作為替換，它也可用分立的邏輯元件或另外的微處理機(jī)、或作為也用作電壓控制器的單個(gè)處理機(jī)的程序部分來(lái)實(shí)施。電流控制器300包括與乘法DAC500相連接的信號(hào)控制放大器550。并且，微處理機(jī)接口裝置的鎖存器502也與乘法DAC500相連接。乘法DAC500通過(guò)電阻552連接到Unitrode器件554的輸入端B。固定參考電壓556連接到Unitrode器件554的輸入端A，而固定參考電壓558連接到Unitrode器件554的輸入端C。
UC3854器件(標(biāo)號(hào)554)設(shè)計(jì)用來(lái)作全模擬量調(diào)節(jié)，以便實(shí)現(xiàn)電壓及電流兩個(gè)控制環(huán)。該芯片的三個(gè)外部控制輸入端A、B及C被輸入到一個(gè)函數(shù)單元，它輸出函數(shù)值A(chǔ)B/C。該輸出用作電流參考值，參照于它對(duì)輸入電流通過(guò)芯片中的電流環(huán)進(jìn)行控制，如圖15中所示。作為純模擬控制器Unitrode器件554的輸入端A和B中的一個(gè)用于輸入電壓波形vin(t)。輸入端A和B中的另一個(gè)用于從輸出電壓誤差求得的定標(biāo)系數(shù)K(t)。輸入端C(端子號(hào)中的一個(gè))用于正比于輸入電壓rms值的平方。
對(duì)于圖15的數(shù)字式實(shí)施例，輸入ABC固定在一個(gè)值上，而B(niǎo)選擇為乘法DAC500的輸出。該裝置對(duì)于試驗(yàn)及開(kāi)發(fā)是特別有吸引力的，因?yàn)樗苁怪噶罟β熟`活地限制到由AC限定的安全值及上限B上。
80C196KB微處理機(jī)上的A/C轉(zhuǎn)換器具有10位分辨率。但是，這些位不能全部在同一寄存器中找到。因此需要附加的讀操作，以獲得全部的10位。此外，該微處理器能被指令執(zhí)行8位轉(zhuǎn)換，并獲得快速轉(zhuǎn)換時(shí)間。但是，引起的附加時(shí)間是不大的，如果10位被讀出則量化產(chǎn)生的影響是很小的。
作為其結(jié)果，沒(méi)有附加步驟該A/D轉(zhuǎn)換器的10位分辨率就不能獲得滿意的結(jié)果。因?yàn)閮H是電壓范圍的一小部(穩(wěn)態(tài)的一區(qū)域)需要在控制指令的極限范圍內(nèi)對(duì)于成功的PI控制被分辨，這可以通過(guò)圖7A中的分辨率轉(zhuǎn)換電路350來(lái)增加該分辨率，即輸出電壓采樣處理的分辨率。該分辨率轉(zhuǎn)換電路包括運(yùn)算放大器351及組成電阻352、354、356及358。
圖7B表示電壓中的一個(gè)小范圍，270伏至430伏，而不是從零到430伏的全部范圍，被轉(zhuǎn)換成0-5伏的A/D轉(zhuǎn)換器范圍。這通過(guò)使位數(shù)等于log2(m)來(lái)有效地增加分辨率，其中m是曲線上升部分360的斜率。該電路用于和10位A/D轉(zhuǎn)換器相結(jié)合。
10位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率是通過(guò)將有效輸入電壓限制到從約270V至400V的范圍上來(lái)改善的。這些值被轉(zhuǎn)換到從0V至5V范圍的計(jì)算項(xiàng)中A/D端子上的電壓。
在微處理機(jī)中使用固定點(diǎn)算法需要該系統(tǒng)的許多參數(shù)被定標(biāo)成由整數(shù)來(lái)代表。這種定標(biāo)與和電流及電壓傳感器及A/D或D/A轉(zhuǎn)換器有關(guān)的另外外界增益一起以控制器輸入及其輸出之間的傳遞關(guān)系進(jìn)入環(huán)?？刂扑惴ǖ能浖?zhí)行對(duì)這些增益作出補(bǔ)償，這與Mitwalli論文中的軟件類(lèi)似并在本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員的水平內(nèi)。
一種圖9所示的LEM電流傳感組件425用來(lái)形成與輸出電流成正比的電壓。該裝置通過(guò)傳感由輸出電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)工作，并通過(guò)輸出電阻(未示出)發(fā)送該電流的定標(biāo)值。雖然LEM425設(shè)計(jì)用來(lái)測(cè)量高至50安培的電流，但它也能用于樣機(jī)中的小電流范圍。考慮偏移問(wèn)題，一個(gè)運(yùn)算放大器的加法器(未示出)電路對(duì)緩沖的可調(diào)電壓及該LEM組件的輸出的和定標(biāo)。
圖10表示對(duì)LEM組件425的一個(gè)替換電流傳感電路。圖10與圖3類(lèi)似，僅將討論其區(qū)別。電流傳感電阻Rs450與節(jié)點(diǎn)167相連接。電壓表452與電流傳感電阻Rs相并聯(lián)。電流傳感電阻Rs上的電壓從電壓表452輸出到定標(biāo)器454。定標(biāo)器454通過(guò)系數(shù)1/Rs來(lái)定標(biāo)以產(chǎn)生負(fù)載電流iL(t)，它被輸入到模-數(shù)轉(zhuǎn)換器456。數(shù)字化負(fù)載電流iL[N]被從A/D轉(zhuǎn)換器456傳送到加法器178。加法器178將反相的負(fù)載電流iL[N]與參考電流iref相加。
使用MATLAB在由電壓及電流控制環(huán)兩者的極位移獲得增益方面對(duì)整個(gè)系統(tǒng)仿真計(jì)算。如圖11，12及13所示，該實(shí)施例能實(shí)際上精確地適配充電電流曲線。
在圖11中，所需電流曲線是波形600，電源控制器仿真計(jì)算的電流是波形602，及由電源控制器實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是波形604。類(lèi)似地，在圖12中，所需曲線是波形610，仿真計(jì)算的是波形612，及試驗(yàn)結(jié)果是波形614。相似地，在圖13中，所需曲線是波形620，仿真結(jié)果是波形622，及試驗(yàn)結(jié)果是波形624。
圖16表示該電源控制器的一個(gè)替換實(shí)施例，其中負(fù)載的溫度或環(huán)境溫度被輸入到電壓控制器650及電流控制器652，例如作為一個(gè)反饋信號(hào)輸入。作為另一替換實(shí)施例，溫度僅輸入到電壓控制器650和電流控制器652中的一個(gè)。又一實(shí)施例可使用負(fù)載的任何可測(cè)量參數(shù)，例如電池壓力。
對(duì)于該基本上功率因數(shù)為1的大信號(hào)線性電源控制器預(yù)定電流曲線跟蹤響應(yīng)與實(shí)際的響應(yīng)相適配。該控制器的優(yōu)點(diǎn)包括電壓環(huán)中的前饋，它使得電壓控制器動(dòng)態(tài)特性與負(fù)載無(wú)關(guān)；電流環(huán)，它在時(shí)域中這樣操作，使得內(nèi)部電壓環(huán)以單位時(shí)延進(jìn)行模仿；在將任何線性負(fù)載結(jié)合到電流控制狀態(tài)描述中具有靈活性。
本發(fā)明雖然如此地被描述了，但顯然、該發(fā)明能以各種方式變化。這些變化不能被視為脫離本發(fā)明的精神和范圍，而所有這些變型對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員應(yīng)是顯而易見(jiàn)的，并認(rèn)為包括在以下權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于控制電源的基本上功率因數(shù)為1的大信號(hào)控制器，該電源用于對(duì)其負(fù)載供電，該控制器包括大信號(hào)前饋電壓控制器，用于控制對(duì)負(fù)載的電壓輸出；電流控制器，它與電壓控制器連接地操作，用于控制對(duì)負(fù)載的電流輸出；電壓控制器的前饋參數(shù)是負(fù)載定標(biāo)功率的函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電源控制器，其中電壓控制器是數(shù)字式的；及負(fù)載為電阻性的及至少電感性及電容性中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電源控制器，其中電壓控制器按照電流控制器的單位延時(shí)工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的電源控制器，其中電壓控制器以n為單位的離散時(shí)間幀操作；電壓控制器在Q*n周期中收斂，其中Q是整數(shù)且Q≥2；電流控制器以單位為N的離散時(shí)間幀工作，其中N＝Q*N。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的電源控制器，其中負(fù)載包括一個(gè)電池；及該電源控制器起對(duì)電池充電的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的電源控制器，其中電池被整體地設(shè)在電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)；及電池與電源之間的連接是電感性耦合器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的電源控制器，其中負(fù)載從電源控制器吸取大信號(hào)范圍，及電壓控制器包括分辨率轉(zhuǎn)換裝置，響應(yīng)于由負(fù)載吸取的大信號(hào)范圍，用于選擇地使大信號(hào)范圍中的小范圍數(shù)字化；及程序微處理機(jī)，用于選擇地使用分辨率轉(zhuǎn)換裝置輸出及預(yù)定飽和值中的一個(gè)來(lái)確定電壓控制指令。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的電源控制裝置，其中電壓控制器包括第一平方器，用于使負(fù)栽電壓平方，形成v2；一個(gè)平方器，用于使參考電壓平方形成V2；差值裝置，用于形成V2和v2之間的差值Δv；第一定標(biāo)裝置，用于對(duì)差值Δv定標(biāo)，形成定標(biāo)差值；積分裝置，用于對(duì)差值Δv積分以形成積分差值；及加法器，用于將定標(biāo)差值與積分差值相加以形成第一控制指令。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的電源控制器，其中電壓控制器根據(jù)下式形成控制指令K_tiled[n]k-tilde[n]=R[n]]]>k~[n]=CTLV2(h1(X[n]-x[n])+h2σv[n])+2V2P[n]]]>
10.根據(jù)權(quán)利要求2的電源控制器，其中大信號(hào)電壓控制器是一個(gè)前饋及比例-積分控制器。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的電源控制器，其中電流控制器包括乘法數(shù)-模轉(zhuǎn)換器。12.根據(jù)權(quán)利要求2的電源控制器，還包括輸出負(fù)載溫度的負(fù)載溫度傳感器；分別控制負(fù)載及作為負(fù)載溫度函數(shù)的電壓和電流之一的大信號(hào)電壓控制器和電流控制器中的至少一個(gè)控制器。
13.大信號(hào)電壓控制器，用于控制電源，該電源對(duì)負(fù)載提供負(fù)載電壓及負(fù)載電流，包括反饋裝置，用于確定來(lái)自負(fù)載的第一反饋參數(shù)s和相應(yīng)于第一反饋參數(shù)s的參考值S之間的誤差Δs；及最后指令裝置，用于確定作為誤差Δs及至少一個(gè)前饋參數(shù)的函數(shù)的控制指令。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的大信號(hào)電壓控制器，其中反饋裝置確定作為負(fù)載電壓平方v2及參考電壓平方V2的函數(shù)的誤差Δs；及負(fù)載是電阻性及至少電感性和電容性中之一。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的大信號(hào)電壓控制器，其中至少一個(gè)正饋參數(shù)包括負(fù)載的定標(biāo)功率。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的大信號(hào)電壓控制器，還包括負(fù)載溫度傳感器，用于傳感負(fù)載溫度；最后控制裝置，確定作為誤差Δs及前饋負(fù)載功率及負(fù)載溫度的函數(shù)的控制指令。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的大信號(hào)電壓控制器，其中反饋裝置包括第一平方器，用于使負(fù)栽電壓平方，形成v2；一個(gè)平方器，用于使參考電壓平方，形成V2；差值裝置，用于形成V2及v2之間的差值Δv；第一定標(biāo)裝置，用于對(duì)差值Δv定標(biāo)，形成定標(biāo)差值；積分裝置，用于對(duì)差值Δv積分，以形成積分差值；及加法器，用于將定標(biāo)差值與積分差值相加以形成第一控制指令。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的大信號(hào)電壓控制器，其中反饋裝置根據(jù)下式形成控制指令K_tiled[n]k-tilde[n]=k~[n]]]>k~[n]=CTLV2(h1(X[n]-x[n]+h2σv[n]+2V2P[n]]]>
19.根據(jù)權(quán)利要求13的大信號(hào)電壓控制器，其中負(fù)載包括一個(gè)電池；及控制器起對(duì)電池的充電作用。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的大信號(hào)電壓控制器，其中電池被整體地裝在電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)；及電源及電池之間的連接是一個(gè)電感性耦合器。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于控制電源基本上功率因數(shù)為1的大信號(hào)線性數(shù)字式控制器。該電源控制器包括電壓控制器及電流控制器。電壓控制器是前饋及比例一積分類(lèi)型的控制器。通過(guò)將電壓控制器的控制指令確定為前饋負(fù)載功率的函數(shù),可消除電壓控制器狀態(tài)方程中的功率項(xiàng)。為此,電流控制器這樣地在時(shí)域中工作,即使得電壓控制器表現(xiàn)為對(duì)電流控制器的單位時(shí)延。負(fù)載為整體地安裝在電動(dòng)汽車(chē)中的電池?？刂破鞑僮饕詫?duì)電池充電。電池及被控制電源之間的連接是一個(gè)電感性耦合器。
文檔編號(hào)H02M1/00GK1186574SQ96194315
公開(kāi)日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1996年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月10日
發(fā)明者A·M·舒爾茨, S·B·利布, A·米特瓦利, G·C·瓦格赫塞 申請(qǐng)人:惠特克公司