专利名称：一种开关工作频率可变的直流电源及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种高频开关电源技术领域，具体涉及一种开关工作频率可变的直流电源及其控制方法。
背景技术：
很多工业现场，比如电化学、电焊机及电机控制行业，同一台直流电源的输出功率会根据需要变化很大，在较小功率输出时，会由于输出占空比较小，降低输出的连续性，降低电源的输出质量，此时期望较高的开关工作频率可以解决此类问题，相反在大功率输出时，为了降低功率器件开关损耗带来的温升和得到较大输出能力，此时较低的开关工作频率可以满足要求。因此，目前急需解决工业现场同一台直流电源输出变化范围很大的情况下，在轻载时输出波形连续性差、电能质量差，在重载时功率器件开关损耗大、温升高、功率输出不理想等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开关工作频率可变的直流电源及其控制方法，以解决一些工业现场同一台直流电源输出变化范围很大的情况下，在轻载时输出波形连续性差、电能质量差，在重载时功率器件开关损耗大、温升高、功率输出不理想等问题。为解决上述问题，本发明提供以下技术方案
一种开关工作频率可变的直流电源，包括主功率电路、数字控制电路、人机交互设备；所述数字控制电路分别与主功率电路、人机交互设备连接；所述人机交互设备用于设置和显示直流电源的输出参数；所述数字控制电路根据人机交互设备设置的直流电源输出参数控制直流电源的输出，并根据直流电源输出参数确定主功率电路的开关工作频率。所述主功率电路包括顺次连接的三相整流滤波电路、高频逆变电路、输出整流滤波电路，三相整流滤波电路输入端与电网连接，输出整流滤波电路输出端连接负载。所述直流电源的输出参数包括输出电压、输出电流、输出功率中的一种以上。所述数字控制电路设有两个直流电源输出功率基准值较大功率基准值和较小功率基准值；同时数字控制电路还设有两个开关工作频率较高开关工作频率和较低开关工作频率。作为优选的，所述数字控制电路采用DSP处理器。上述开关工作频率可变的直流电源的控制方法如下
所述数字控制电路刚开始上电工作时均采用较高开关工作频率控制主功率电路工
作；
当所述人机交互设备设置的直流电源输出功率小于较小功率基准值时，数字控制电路采用较高开关工作频率控制主功率电路；
当所述人机交互设备设置的直流电源输出功率大于较大功率基准值时，数字控制电路采用较低开关工作频率控制主功率电路； 当所述人机交互设备设置的直流电源输出功率在较小功率基准值和较大功率基准值之间时，数字控制电路维持开关工作频率不变。所述数字控制电路采用阈值比较算法来判定开关工作频率高低的输出，避免开关工作频率变换频繁。相对于现有技术，本发明具有的有益效果是使同一台直流电源可以很好的兼顾轻载、重载的不同应用场合，较好的解决了在轻载时输出波形连续性差、电能质量差，在重载时功率器件开关损耗大、温升高、功率输出不理想等问题，适合于焊接，电机驱动等行业使用。
图1实施方式中的开关工作频率可变的直流电源的结构示意 图2是实施方式中开关工作频率可变的直流电源的控制流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施作进一步的详细叙述。如图1所示，一种开关工作频率可变的直流电源，包括主功率电路101、数字控制电路103、人机交互设备102 ;所述数字控制电路103分别与主功率电路101、人机交互设备102连接；所述人机交互设备102包括显示器和键盘，用于设置和显示直流电源的输出参数；所述数字控制电路103包括DSP处理器、DSP外围电路，根据人机交互设备102设置的直流电源输出参数控制直流电源的输出，并根据直流电源输出参数确定主功率电路101的开关工作频率。所述主功率电路101包括顺次连接的三相整流滤波电路、高频逆变电路、输出整流滤波电路，三相整流滤波电路输入端与电网连接，输出整流滤波电路输出端连接负载。所述直流电源的输出参数包括输出电压、输出电流、输出功率中的一种以上。所述数字控制电路103设有两个直流电源输出功率基准值较大功率基准值和较小功率基准值；同时数字控制电路还设有两个开关工作频率较高开关工作频率和较低开关工作频率。作为优选的，所述数字控制电路103采用DSP处理器为核心，包括DSP外围电路、PWM输出驱动保护电路、输出电压及电流反馈电路、故障保护电路。上述开关工作频率可变的直流电源的控制方法如下
所述数字控制电路103刚开始上电工作时均采用较高开关工作频率控制主功率电路101工作；
当所述人机交互设备102设置的直流电源输出功率小于较小功率基准值时，数字控制电路103采用较高开关工作频率控制主功率电路101 ；
当所述人机交互设备102设置的直流电源输出功率大于较大功率基准值时，数字控制电路103采用较低开关工作频率控制主功率电路101 ；
当所述人机交互设备102设置的直流电源输出功率在较小功率基准值和较大功率基准值之间时，数字控制电路103维持开关工作频率不变。所述数字控制电路103采用阈值比较算法来判定开关工作频率高低的输出，避免开关工作频率变换频繁。本发明采用多个开关工作频率的方法，在同一台直流电源上，针对不同的输出功率，选用不同的开关工作频率，较好的解决了在同一台电源输出不同功率时存在的一些问题，比如轻载时输出波形连续性差、电能质量差，重载时功率器件开关损耗大、温升高、功率输出不理想等问题。本领域技术人员可以在不违背本发明的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，但是这些改动均落入本发明的保护范围。因此本发明技术范围不局限于上述实施例。
权利要求
1.一种开关工作频率可变的直流电源，其特征在于包括主功率电路、数字控制电路和人机交互设备；所述数字控制电路分别与主功率电路、人机交互设备连接；所述人机交互设备用于设置和显示直流电源的输出参数；所述数字控制电路根据人机交互设备设置的直流电源输出参数控制直流电源的输出，并根据直流电源输出参数确定主功率电路的开关工作频率。
2.根据权利要求1所述的开关工作频率可变的直流电源，其特征在于所述主功率电路包括顺次连接的三相整流滤波电路、高频逆变电路、输出整流滤波电路，三相整流滤波电路输入端与电网连接，输出整流滤波电路输出端连接负载。
3.根据权利要求1所述的开关工作频率可变的直流电源，其特征在于所述直流电源的输出参数包括输出电压、输出电流、输出功率中的一种以上。
4.根据权利要求所述的开关工作频率可变的直流电源，其特征在于所述数字控制电路设有两个直流电源输出功率基准值:较大功率基准值和较小功率基准值；同时数字控制电路还设有两个开关工作频率:较高开关工作频率和较低开关工作频率。
5.用于权利要求1-4任一项所述开关工作频率可变的直流电源的控制方法，其特征在于: 所述数字控制电路刚开始上电工作时均采用较高开关工作频率控制主功率电路工作； 当所述人机交互设备设置的直流电源输出功率小于较小功率基准值时，数字控制电路采用较高开关工作频率控制主功率电路； 当所述人机交互设备设置的直流电源输出功率大于较大功率基准值时，数字控制电路采用较低开关工作频率控 制主功率电路； 当所述人机交互设备设置的直流电源输出功率在较小功率基准值和较大功率基准值之间时，数字控制电路维持开关工作频率不变。
6.根据权利要求5所述的一种开关工作频率可变的直流电源的控制方法，其特征在于，所述数字控制电路采用阈值比较算法来判定开关工作频率高低的输出，避免开关工作频率变换频繁。
全文摘要
本发明公开了一种开关工作频率可变的直流电源及其控制方法，直流电源包括主功率电路、数字控制电路、人机交互设备；所述数字控制电路分别与主功率电路、人机交互设备连接；所述人机交互设备用于设置和显示直流电源的输出参数；所述数字控制电路根据人机交互设备设置的直流电源输出参数控制直流电源的输出，并根据直流电源输出参数确定主功率电路的开关工作频率的高低。所述控制方法是，在同一台直流电源上，针对不同的输出功率，选用不同的开关工作频率，较好的解决了在同一台电源输出不同功率时存在的问题。本发明的使同一台直流电源可以很好的兼顾轻载、重载的不同应用场合，适合于焊接，电机驱动等行业使用。
文档编号H02M7/04GK103078524SQ20131001060
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月12日 优先权日2013年1月12日
发明者杜贵平 申请人:华南理工大学