一种并联DC-DC变换器的不均流保护方法及系统与流程

一种并联dc-dc变换器的不均流保护方法及系统
技术领域
1.本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种并联dc-dc变换器的不均流保护方法及系统。

背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.逆变焊机的原理是将工频交流电整流，变成直流电，再经过逆变电路转换成高频交流电，然后再整流之后供焊接使用。现有逆变焊机因具有高效、成本低等特点，应用场景越来越广泛。
4.为了提高逆变焊机可靠性，一般选择在逆变焊机主回路上采用软开关电路。但即使采用了软开关电路，在大功率和高频焊机上仍然有缺少可靠的元器件、高频逆变损耗高等的问题。为了解决软开关电路的大功率和高频化问题，多采用将逆变器并联的方式，此方式可以减少逆变器功率器件的损耗，更容易实现大功率和高频化。
5.逆变器是逆变焊机中dc-dc变换器的重要组成部分，多个逆变器并联时，每一路逆变器分别由各自的pwm控制电路驱动；多个逆变器的并联会产生不均流的问题，输出电流大的逆变器的寿命受影响，严重时会导致损坏。并且一套逆变器的损坏往往会导致整个系统的损坏。
6.目前在逆变焊机上应用多个逆变器并联时，仍然有很多没有采用任何不均流检测或保护方法。还有部分逆变焊机依靠选择或挑选一致性高的元器件来实现并联逆变器的均流，这种方式成本高，且实现过程复杂。
7.另有部分逆变焊机在并联逆变器应用时，采用在单个逆变器输出上分别设置电流检测装置(包括电流传感器，分流器等)，采集每个逆变器的输出电流，然后进行比较，来确定多个逆变器之间的均流情况。但这种方案成本高、电路复杂。并且采集到的信号需要经过逐级处理后才能采取保护措施，存在一定的滞后性。
8.也有其他人采用逆变器中的电流作为保护信号，这种情况下虽然能达到实时性，但是采集逆变器中的电流信号需要增加传感器，而且采集到的峰值电流信号往往会有很多干扰，不能准确的代表输出电流的大小。

技术实现要素：

9.为了解决上述问题，本发明提出了一种并联dc-dc变换器的不均流保护方法及系统，通过检测并联逆变器的工作脉宽，进行比较，来确定并联逆变器是否存在不均流的问题；驱动脉宽信号直接反应了逆变器的均流状态，能够实现实时不均流检测，且不需要增加额外的电流检测元器件。
10.在一些实施方式中，采用如下技术方案：
11.一种并联dc-dc变换器的不均流保护方法，包括：
12.获取每一个逆变器的pwm控制电路中的脉宽信号；判断各个pwm控制电路中的脉宽信号的时间是否一致，若存在时间差，则判定逆变器之间不均流，进行不均流保护。
13.作为可选的实施方式，还包括：通过比较各个逆变器的脉宽信号，确定出存在时间差的脉宽时间，进而区分出输出电流异常的逆变器。
14.作为可选的实施方式，获取每一个逆变器的pwm控制电路中的脉宽信号之后，经过信号隔离或者电平转换或者先信号隔离再电平转换之后，通过控制器进行判断是否均流。
15.作为可选的实施方式，获取每一个逆变器的pwm控制电路中的脉宽信号，转换成电平信号之后，通过对各路脉宽信号两两比较或作差，根据结果判断是否均流。
16.在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
17.一种并联dc-dc变换器的不均流保护系统，包括：至少两个并联连接的逆变器以及每一个逆变器连接的pwm控制电路，还包括：
18.均流判断模块，用于接收每一个pwm控制电路的脉宽信号，基于各个pwm控制电路中脉宽信号的时间是否一致，进行均流判断；
19.不均流保护模块，用于在判定各并联逆变器不均流时，进行不均流保护；所述不均流保护包括：降低输出功率，或者，对pwm控制信号进行调节，以实现各个pwm控制电路中脉宽信号的时间一致。
20.作为可选的实施方式，所述均流判断模块包括：
21.信号处理单元，用于分别接收每一个pwm控制电路中的脉宽信号，并进行信号隔离和/或电平转换处理；
22.控制器，用于基于信号处理的结果判断是否均流。
23.作为可选的实施方式，所述信号处理单元为光电耦合器或高速光电耦合器；
24.或者，
25.所述信号处理单元为滤波器，通过滤波器实现数模转换；
26.或者，
27.所述信号处理单元为光电耦合器/高速光电耦合器与滤波器的组合。
28.作为可选的实施方式，所述均流判断模块包括：
29.信号处理单元，用于分别接收每一个pwm控制电路中的脉宽信号，并对各路脉宽信号进行两两比较或作差，判断是否均流。
30.作为可选的实施方式，所述信号处理单元为差分电路或减法器。
31.在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
32.一种逆变焊机，包括：采用上述的不均流保护方法，或者，包括上述的不均流保护系统。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
34.(1)本发明通过检测并联逆变器的工作脉宽，进行比较，来确定并联逆变器是否存在不均流的问题。直接使用逆变器驱动电路中已有的脉宽信号，不用增加额外的电路或元器件来采集电流信号。采集的信号不和逆变器中的开关器件直接连接，基本没有干扰，更准确。采集到的信号可以转换成电平信号进行比较，也可以使用系统中已有的单片机、dsp或fpga等控制器进行实时处理，保护的及时性更好。
35.本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面
的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
附图说明
36.图1为多dc-dc变换器并联的结构示意图；
37.图2为本发明实施例中脉宽信号示意图；
38.图3为本发明实施例中脉宽信号转换后接入到mcu中的示意图；
39.图4为本发明实施例中脉宽信号经过光耦隔离后输入到mcu中的示意图；
40.图5为本发明实施例中脉宽信号经过滤波、隔离后输入到mcu中的示意图；
41.图6为本发明实施例中脉宽信号经过电平转换后求差值的示意图；
42.图7为本发明实施例中脉宽信号经过差分电路求差值的示意图。
具体实施方式
43.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
44.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
45.实施例一
46.在一个或多个实施方式中，公开了一种并联dc-dc变换器的不均流保护方法，该方法基于多路并联的dc-dc变换器，结合图1，主回路中为多个逆变器并联，每个逆变器有自己的pwm控制电路，pwm控制电路是电流型的。pwm控制电路中的脉宽信号通过脉宽信号处理后，判定各路并联的逆变器是否均流，检测到不均流时，进行不均流保护，比如降低输出功率，或者，对pwm控制信号进行调节，以实现各个pwm控制电路中脉宽信号的时间一致等。
47.结合图1，dc-dc变换器至少包括逆变主回路，pwm控制器及其外围电路以及逆变器的驱动电路。pwm控制电路输出脉宽信号给驱动电路，驱动电路来改变逆变器的输出。本实施例所面向的电路为两个及以上的dc-dc转换器的并联电路。
48.图2给出了为pwm控制电路输出的脉宽信号。理想情况下，当并联的n个逆变器均流时，脉宽信号的时间t1、t2
…
tn应该是一样的。当不同的信号之间有时间差时，表明逆变器之间不均流。并且能够通过多个逆变器的脉宽信号之间的比较，能够区分出是哪一个逆变器的输出电流异常。
49.需要说明的是，在实际电路的设计中，由于元器件、电路一致性的设计，即使均流时可能脉宽信号也是不一样的，但是这种差别会控制在一定的单位内，不会相差太大，因此在实际电路设计中会留有一定的容差。但这并不能构成对本发明保护范围的限制。
50.本实施例方法具体包括：
51.获取每一个逆变器的pwm控制电路中的脉宽信号；判断各个pwm控制电路中的脉宽信号的时间是否一致，若存在时间差，则判定逆变器之间不均流，采取保护措施，进行不均流保护。
52.本实施例为多个dc-dc转换器的并联，每个dc-dc转换器的pwm控制电路中输出一个脉宽信号，基于脉宽信号进行是否均流的判断，根据判断结果来进行输出功率调节或pwm控制调节。
53.另外，可以通过比较各个逆变器的脉宽信号，确定出存在时间差的脉宽时间，进而区分出输出电流异常的逆变器。
54.作为具体的实施方式，根据脉宽信号进行是否均流的判断时，可以采用如下两种方式：
55.①
获取每一个逆变器的pwm控制电路中的脉宽信号之后，经过信号隔离或者电平转换或者先信号隔离再电平转换之后，通过控制器(比如cpu)进行判断是否存在时间差，进而判断是否均流。
56.②
获取每一个逆变器的pwm控制电路中的脉宽信号，转换成电平信号之后，通过对各路脉宽信号两两比较或作差，根据结果判断是否存在时间差，进而判断是否均流。
57.当然，本领域技术人员也可以根据现有技术选择其他判断方式，这些常规的方式本实施例不再一一列举，但是都应属于本专利的保护范围。
58.本实施例直接使用pwm控制中的驱动脉宽作为并联逆变器不均流保护电路的输入信号，不需要增加额外的电流检测元器件。驱动脉宽信号直接反应了逆变器的均流状态，能够实现实时不均流检测，保护更及时。且使用的信号不受逆变器开关的干扰，更准确。
59.实施例二
60.在一个或多个实施方式中，公开了一种并联dc-dc变换器的不均流保护系统，包括：至少两个并联连接的逆变器以及每一个逆变器连接的pwm控制电路，还包括：
61.均流判断模块，用于接收每一个pwm控制电路的脉宽信号，基于各个pwm控制电路中脉宽信号的时间是否一致，进行均流判断；
62.不均流保护模块，用于在判定各并联逆变器不均流时，进行不均流保护，比如：降低输出功率，或者，对pwm控制信号进行调节，以实现各个pwm控制电路中脉宽信号的时间一致等。
63.在一些实施方式中，结合图3，均流判断模块包括：
64.信号处理单元，用于分别接收每一个pwm控制电路中的脉宽信号，并进行信号隔离和/或电平转换处理；
65.控制器，可以选用mcu，用于基于信号处理的结果判断是否均流。
66.作为一种可选的实施方式，结合图4，信号处理单元可以是高速光电耦合器或普通光电耦合器，脉宽信号经过光耦隔离后送入到mcu中进行分析，此种方式可以对是否均流进行实时分析和实时控制。
67.作为另一种可选的实施方式，结合图5，信号处理单元可以是滤波器，脉宽信号经过滤波后转变成电平信号，然后送入到mcu中进行分析，此种方式由于对脉宽信号进行了处理，因此降低了对mcu的性能要求。
68.当然，图4和图5所公开的电路结构仅是示例，本领域技术人员也可以采用其他的形式。另外，也可以对脉宽信号先进行隔离，然后进行滤波后，转变成电平信号送入mcu中进行分析，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
69.在另一些实施方式中，均流判断模块包括：
70.信号处理单元，用于分别接收每一个pwm控制电路中的脉宽信号，并对各路脉宽信号进行两两比较或作差，判断是否均流。
71.本实施例信号处理单元为差分电路或减法器，结合图6，将各路脉宽信号经过滤波后变成电平信号，然后对电平信号进行两两作差，根据差值直接得到是否均流的结果。
72.图7给出了一种更为具体的示例，信号处理单元选用差分电路，脉宽信号经过滤波后变成电平信号，然后经过两个信号做差值，差值大小不同，vout的值不同。根据vout值的大小就可以进行不均流状态的判断。vout可以输入到不同的电路中进行分析。图7所示是对于两个dc-dc变换器并联进行的设计，对于两个以上的dc-dc转换器并联，需要对各路脉宽信号进行两两作差，来判断是否均流。
73.与传统技术相比，本实施例系统使用的元器件少，成本更低；采集的信号为逆变器的驱动信号，时效性更高；采集信号和逆变器功率回路之间是隔离的，干扰性更小。
74.实施例三
75.在一个或多个实施方式中，公开了一种逆变焊机，其采用实施例一中所述的不均流保护方法，或者，包括实施例二中所述的不均流保护系统。
76.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

技术特征：

1.一种并联dc-dc变换器的不均流保护方法，其特征在于，包括：获取每一个逆变器的pwm控制电路中的脉宽信号；判断各个pwm控制电路中的脉宽信号的时间是否一致，若存在时间差，则判定逆变器之间不均流，进行不均流保护。2.如权利要求1所述的一种并联dc-dc变换器的不均流保护方法，其特征在于，还包括：通过比较各个逆变器的脉宽信号，确定出存在时间差的脉宽时间，进而区分出输出电流异常的逆变器。3.如权利要求1所述的一种并联dc-dc变换器的不均流保护方法，其特征在于，获取每一个逆变器的pwm控制电路中的脉宽信号之后，经过信号隔离或者电平转换或者先信号隔离再电平转换之后，通过控制器进行判断是否均流。4.如权利要求1所述的一种并联dc-dc变换器的不均流保护方法，其特征在于，获取每一个逆变器的pwm控制电路中的脉宽信号，转换成电平信号之后，通过对各路脉宽信号两两比较或作差，根据结果判断是否均流。5.一种并联dc-dc变换器的不均流保护系统，包括：至少两个并联连接的逆变器以及每一个逆变器连接的pwm控制电路，其特征在于，还包括：均流判断模块，用于接收每一个pwm控制电路的脉宽信号，基于各个pwm控制电路中脉宽信号的时间是否一致，进行均流判断；不均流保护模块，用于在判定各并联逆变器不均流时，进行不均流保护，所述不均流保护包括：降低输出功率，或者，对pwm控制信号进行调节，以实现各个pwm控制电路中脉宽信号的时间一致。6.如权利要求5所述的一种并联dc-dc变换器的不均流保护系统，其特征在于，所述均流判断模块包括：信号处理单元，用于分别接收每一个pwm控制电路中的脉宽信号，并进行信号隔离和/或电平转换处理；控制器，用于基于信号处理的结果判断是否均流。7.如权利要求6所述的一种并联dc-dc变换器的不均流保护系统，其特征在于，所述信号处理单元为光电耦合器或高速光电耦合器；或者，所述信号处理单元为滤波器，通过滤波器实现数模转换；或者，所述信号处理单元为光电耦合器/高速光电耦合器与滤波器的组合。8.如权利要求5所述的一种并联dc-dc变换器的不均流保护系统，其特征在于，所述均流判断模块包括：信号处理单元，用于分别接收每一个pwm控制电路中的脉宽信号，并对各路脉宽信号进行两两比较或作差，判断是否均流。9.如权利要求8所述的一种并联dc-dc变换器的不均流保护系统，其特征在于，所述信号处理单元为差分电路或减法器。10.一种逆变焊机，其特征在于，包括：采用权利要求1-4所述的不均流保护方法，或者，包括权利要求6-9所述的不均流保护系统。

技术总结

本发明公开了一种并联DC-DC变换器的不均流保护方法，包括：获取每一个逆变器的PWM控制电路中的脉宽信号；判断各个PWM控制电路中的脉宽信号的时间是否一致，若存在时间差，则判定逆变器之间不均流，进行不均流保护。本发明通过检测并联逆变器的工作脉宽，进行比较，来确定并联逆变器是否存在不均流的问题。直接使用逆变器驱动电路中已有的脉宽信号，不用增加额外的电路或元器件来采集电流信号。额外的电路或元器件来采集电流信号。额外的电路或元器件来采集电流信号。