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CN1839534A - 电压转换器 - Google Patents

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CN1839534A
CN1839534A CNA2004800239144A CN200480023914A CN1839534A CN 1839534 A CN1839534 A CN 1839534A CN A2004800239144 A CNA2004800239144 A CN A2004800239144A CN 200480023914 A CN200480023914 A CN 200480023914A CN 1839534 A CN1839534 A CN 1839534A
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CN
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electric pressure
pressure converter
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bus
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CNA2004800239144A
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杰拉德·艾高
罗兰德·切斯那克
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Siemens AG Oesterreich
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Siemens AG Oesterreich
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    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明关于一用于将第一/第二电压(UP/US)转换为第二/第一电压(US/UP)的电压转换器(SCW)，其包括至少一个受控开关(SP，SS)，由此一控制电路(AST)根据对其提供的设定点以可变的脉冲占空因数(pulse duty factor)及/或可变的控制时间及/或可变的频率控制该至少一个受控开关(SP，SS)。本发明的特征在于为控制电路(AST)设置了用于对设定值进行运算的数字信号处理器(DSP)，且电压转换器(SCW)包括一(总线)接口(BSS)，通过该接口可由一外部控制中心(ELS)传输操作参数(ppm)至数字信号处理器(DSP)并对其进行预先设定。

Description

电压转换器
技术领域
本发明适用于一种电压转换器，用于将一第一/第二电压转换为第二/第一电压，其包括至少一个受控开关，其中一控制电路根据对其提供的设定值以一可变的脉冲占空因数(pulse duty factor)及/或可变的控制时间及/或可变的频率来控制该至少一个的受控开关。
背景技术
有关此课题的这一类型电压转换器已在许多实施例中为大众所知。例如JP2000333455 A示出一种用于直流电压的双向电压转换器。其中亦解释了怎样以一脉冲宽度调整信号产生一交流电压的美国专利号5,473,530，示出一直流电压/交流电压转换器，然而其仅以单向方式进行工作。在GB 2 301 239 A中描述了从带有市电频率的交流输入电压至一类似的带有市电频率的交流输出电压的直接转换，由此使用了一设计为不带有流电分离的流通转换器的降压调节器，其以高切换频率进行工作。
通常电压转换器以完全自给自足的方式进行工作，例如在工业操作中，由此其在必要时可由一中心点关闭或打开。
发明内容
本发明的一目的，为建立可普遍使用的组合电路部件，可以实时配合于当时的操作环境并可被更好的监控。
这目的利用上文介绍中所述的那一类型的组合电路部件可以完成，其中根据本发明，为控制电路提供一用于对设定点进行运算的数字信号处理器，且电压转换器包括一(总线)接口，可通过此接口将操作参数传输至数字信号处理器，并可以由外部控制中心事先调整。
由于本发明，在操作过程中操作参数可发生运行配合，由此由控制中心，例如一中央计算机，决定的设施中各操作状态的最佳设定，可通过接口被传输至转换器。
一变体较为有利，其中(总线)接口为双向的且转换器的操作数据可通过外部控制中心的(总线)接口传输。
如果提供有一记忆体用来存储可通过(总线)接口读取的操作数据，则其在本案中特别有利。
如果提供有一辅助电源存储器HES用于为数字信号处理器DSP及/或实时时钟RTC永久供应电能则其较为有利，由此可保证一实际上无限的状态监控。以辅助电源存储器HES在第一电压Up及/或第二电压Us下重新负载较为可取。
本发明及其进一步优点在下面基于图中所示的一项实施例进行更详细的阐述。
附图说明
在图中，唯一的图例显示出一根据本发明的电压转换器的简化接线图。
具体实施方式
图中所示的电压转换器具有一变压器UET，其包括一第一线圈WP及一第二线圈WS。一受控的第一开关SP位于第一侧，处于由第一电压UP至第一线圈WP的连线上。一电容器CP与第一电压UP并联。同样的设置位于第二侧，在第二线圈WS与第二电压US的连线上带有第二开关SS，第二电压位于电容器CS处。在本案中，还引入一位于第二电压Us处的负载LAS，由此可很明显的看出，在所示示例中，电流由带有第一电压UP的第一侧流至带有第二电压US的第二侧。然而转换器亦可具有一双向设计，即负载可以位于第一侧且电流可反方向流通。受控开关SP及SS被控制电路AST控制，其在此处通过第一线圈WP用电流传感器ISP直接接收关于电流的信息。受控开关SP及SS可为市面有售的静态开关。如果转换器双向工作，则需在此位置提供双向电路元件，其双向引导电流并保持阻塞电压。如果不能提供此种开关，则例如两个第一开关，必须对称地设置于连至第一线圈WP的两条电源线上并依同样原理在第二侧进行设置。
除了控制电路，根据本发明的转换器还包括一数字信号处理器DSP，其可通过一总线BUS与控制电路AST交换数据。此外，设置有一同时位于总线BUS上的记忆体SPE。可选择性地将数据通过BUS亦可直接地提供给数字信号处理器DSP甚或通过电流操作参数提供给控制电路AST，即在本案中，用电压传感器USE提供关于第一电压UP的数据，用电流传感器ISE提供关于输入电流的数据，用电压传感器USP提供关于第一线圈WP处电压的数据，用电压传感器USS提供位于第二线圈WS处电压的数据，用电流传感器ISS提供第二或输出电流的数据，及用电压传感器USS提供输出电压或第二电压的数据。电压转换器SCW包括一(总线)接口BSS，通过该接口其可与一外部控制中心ELS连接。控制中心ELS可为例如一用于一设施的中央计算机，其中可设有一个或更多根据本发明的电压转换器，并为该设施的部分提供能源。接口BSS被设计为流电或光学的或其可为一无线电接口。
此处需注意的是，电压转换器带有第一线圈及第二线圈WP，WS及两个受控开关SP及SS的设置只是许多可能变体其中之一。本变体可将一直流或交流第一电压转换为一直流或交流第二电压。然而在本发明的范围内，一电压转换器亦为一通常的计时电源组，其由一例如230伏的交流输入电压，在整流后产生一例如12伏或24伏的输出直流电压，。同样的，对于本发明来说无论转换器为一返驰式转换器，一顺向式转换器或是一混合类型的转换器都不具重要性。同样的，如果不须有流电分离，则变压器并非必要。在本案中，可以使用例如一单一记忆导率。先前技术之电压转换器的操作模式亦可采取，不需要再作详细解释。
本发明的精要在于建立数字信号处理器DSP以为控制电路AST的设定点进行运算，其中该等作为控制电路的被调节变数的设定点，根据测得的操作参数改变。例如控制脉冲的脉冲占空因数(pulse duty factor)被改变并可选择改变其频率。同样的，开关SP，SS的控制时间，即打开及关闭的时间与固定周期之间的偏差可被改变，由此，如所知的，可以利用适当选择这些控制时间的方法防止类似于短路的状态；另一方面，通过改变控制时间可优化操作，例如在个别受控开关的开关延迟偏差作出补偿。除电学数值外，亦需要考虑温度值，例如在电压转换器的不同元件上所测得的温度，以及室温。为进行温度测量，这里亦安排有一温度感应器TSE，其被安排在，例如第二开关SS附近并提供总线BUS处的温度信息。
本发明的重要事实为，此处被指定为ppm的操作参数可以通过(总线)接口BSS由外部控制中心ELS被传输至数字信号处理器DSP，并作为影响控制电路AST的功能及因此影响整个转换器的设定点。
由于本发明，操作参数在操作过程中，例如由一中央计算机决定的运行配合得到实现。对于一处于最佳操作状态的设施而言，例如待机，启动，全负载，部分负载等的最佳设定通过(总线)接口BSS传输且数字信号处理器DSP的软件可以辩认出这些新的操作参数的要求。以一中断程式的方法，新的参数可以被读入并作为新的设定值通过适当的重复周期结合进入连续控制算法中。所有这些可以在电压转换器运行时，即无中断的情况下发生。
亦可能需要通过(总线)接口BSS由外部控制中心ELS对当前情况，例如输入电压UP或输出电流的情况进行确认，在图中以箭头标示。在电压转换器中无论如何都以数字化测量变量提供相对应的值，并因此相对应的变量不需要使用太多软件即可通过(总线)接口输出。
就记忆体SPE来说，选择的操作数据，例如输入电压UP及输出电流IS因此可被存储于此记忆体中，其在图中以依时间性的图表显示出来。因此，存储监控器的功能被整合于电压转换器内，且为了启动、保养或分析的目的，可以读取以前的操作状态的数据，例如关于电源断电、短路等的数据。
对于作为电源监控器的使用，其最好为“正常范围”预先设定容许度，在此容许度内不会进行明确记录(操作参数时间值的存储)。如果一个或多个这些状态变量离开此范围，则触发存储监控器。由此数据记忆体的效率得到提高。
为了达到进一步提高信息密度(数据记忆体的使用)，上面提到的操作状态由一“增新的”基础决定：存储可预先设定的参数值产生变化的时间点，而非存储定时扫描的参数时间值。例如，每x毫秒的电源电压量未记录于图表中，而是显示其时间点，在该些时间点电源电压超出了230伏之外10-15％的容许限值，并记入其下(-)或其上(+)的可限定宽度的容许限值范围。
为了优化此方法，最好可以在数字信号处理器DSP周围安装一个实时时钟RTC，根据上述方法决定的数据值可因此与当时的日期及时间相联系。
由此，可以用对数字信号处理器DSP及实时时钟RTC永久提供电能的方式来保证实际上对状态的无限监控。此电源可以电容器，蓄电池或普通电池提供电能，并为其设置一辅助能源存储器HES，如果第一电压Up及/或第二电压Us存在，其必定会通过一充电电路LS重新负载。

Claims (6)

1.用于将第一/第二电压(UP/US)转换为第二/第一电压(US/UP)的电压转换器(SCW)，其包括至少一个受控开关(SP，SS)，其中控制电路(AST)根据对其提供的设定点控制该至少一个受控开关(SP，SS)，其带有可变的脉冲占空因数及/或可变的控制时间及/或可变的频率，
其特征在于：
为该控制电路(AST)提供一数字信号处理器(DSP)来运算设定点，且
电压转换器(SCW)包括一(总线)接口(BSS)，通过该接口可以传输操作参数(ppm)至该数字信号处理器(DSP)并可由该外部控制中心(ELS)预先设定。
2.根据权利要求1的电压转换器(SCW)，其特征在于：该(总线)接口(BSS)为双向的且该转换器的操作数据(Vp，Us，Is)可以从外部控制中心(ELS)通过总线接口传输。
3.根据权利要求2的电压转换器，其特征在于：提供一记忆体(SPE)用于存储操作数据，其可通过该(总线)接口(BSS)被读取。
4.根据权利要求2或3其中一项的电压转换器，其特征在于：提供一实时时钟(RTC)使操作数据与时间值联系起来。
5.根据权利要求2至4中任何一项的电压转换器，其特征在于：提供一辅助电源存储器(HES)以对该数字信号处理器(DSP)及/或实时时钟(RTC)永久供电。
6.根据权利要求5的电压转换器，其特征在于：该辅助电源存储器(HES)在带有第一电压(Up)及/或第二电压(Us)的情况下重新负载。
CNA2004800239144A 2003-08-20 2004-08-09 电压转换器 Pending CN1839534A (zh)

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