特許 7174867 共振コンバータ及びその可変限界周波数の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-09

(45)【発行日】2022-11-17

(54)【発明の名称】共振コンバータ及びその可変限界周波数の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20221110BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 Q

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021565832

(86)(22)【出願日】2021-08-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-14

(86)【国際出願番号】 CN2021111125

(87)【国際公開番号】W WO2021254535

(87)【国際公開日】2021-12-23

【審査請求日】2021-11-04

(31)【優先権主張番号】202110291735.4

(32)【優先日】2021-03-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】518141882

【氏名又は名称】深▲せん▼市正浩創新科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＥｃｏＦｌｏｗ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】Ｐｌａｎｔ Ａ２０２，Ｆｏｕｎｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ，Ｓｈｉｙａｎ Ｓｕｂ－ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂａｏ’ａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８０００ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】王 雷

(72)【発明者】

【氏名】童 文平

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０７５９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１２４４９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２２９２０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

共振コンバータの可変限界周波数の制御方法において、
前記共振コンバータの下限周波数と前記共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得することと、
前記第１関係における前記設定電圧を、前記設定電圧と前記共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、前記下限周波数と前記設定電圧及び前記実際電圧との第２関係を取得することと、
前記第２関係に基づいて、前記共振コンバータの下限周波数を制限することと、を含む共振コンバータの可変限界周波数の制御方法。

【請求項2】

前記共振コンバータの下限周波数と前記共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得することは、
前記共振コンバータを制御して設定電圧を出力し、前記共振コンバータのバス電圧を下げることと、
前記バス電圧を下げた後の前記下限周波数を取得することと、
複数の前記設定電圧と複数の対応する前記下限周波数とをカーブフィッティングして、前記下限周波数と前記設定電圧との関係カーブを取得することと、
前記関係カーブに従って前記下限周波数と前記設定電圧との前記第１関係を取得することと、を含む請求項１に記載の可変限界周波数の制御方法。

【請求項3】

前記第１関係を満たすとは、前記下限周波数が６０Ｍと動作サイクルとの商に等しく、前記動作サイクルが前記設定電圧の線形関数であることである請求項２に記載の可変限界周波数の制御方法。

【請求項4】

前記第２関係を満たすとは、前記関連電圧が前記設定電圧と前記実際電圧との加重和に等しいことである請求項３に記載の可変限界周波数の制御方法。

【請求項5】

前記関係カーブから少なくとも２組のデータを取得することであって、前記データは、前記関連電圧及び前記関連電圧に対応する前記下限周波数を含むことと、
前記関連電圧、前記下限周波数、及び前記実際電圧に基づいて前記設定電圧の重み及び前記実際電圧の重みを確定することと、をさらに含む請求項４に記載の可変限界周波数の制御方法。

【請求項6】

前記設定電圧が電圧閾値未満であると、前記設定電圧を前記電圧閾値に更新することをさらに含む請求項４に記載の可変限界周波数の制御方法。

【請求項7】

前記設定電圧の範囲は４００～７５０Ｖであり、前記設定電圧の重み範囲は０．５６０３～０．５６０９であり、前記実際電圧の重み範囲は０．４３９１～０．４３９７である請求項５に記載の可変限界周波数の制御方法。

【請求項8】

前記共振コンバータの出力電流設定値とｋ３の積を取得することと、
前記積が前記設定電圧以上であると、前記設定電圧を前記共振コンバータのソフトスタートプロセスの電流制限点とすることと、
前記積が前記設定電圧未満であると、前記積を前記共振コンバータのソフトスタートプロセスの電流制限点とすることと、をさらに含み、前記ｋ３は１より大きい定数である請求項１に記載の可変限界周波数の制御方法。

【請求項9】

前記共振コンバータを制御して設定電圧を出力し、前記共振コンバータのバス電圧を下げることは、
前記共振コンバータが設定電圧を出力し全負荷で動作するように、前記共振コンバータをデバッグモードに入るように設定し、前記共振コンバータが安定して負荷されなくなるまで前記バス電圧を継続的に下げることを含む請求項２に記載の可変限界周波数の制御方法。

【請求項10】

前記バス電圧を下げた後の前記下限周波数を取得することは、
前記バス電圧を下げた後、前記共振コンバータが安定して負荷されない時の動作周波数を取得し、前記安定して負荷されない時の動作周波数を前記下限周波数とする請求項２に記載の可変限界周波数の制御方法。

【請求項11】

複数の共振コンバータを用いて複数組のテストデータを取得し、１つの前記設定電圧が複数の下限周波数に対応し、複数の下限周波数の最大値を前記設定電圧に対応する下限周波数として選択する請求項２に記載の可変限界周波数の制御方法。

【請求項12】

前記第１関係における前記下限周波数は、定電圧状態に基づいて、異なる設定電圧の下で前記共振コンバータが全負荷で動作して得られる動作周波数である請求項１に記載の可変限界周波数の制御方法。

【請求項13】

共振コンバータの可変限界周波数の制御方法において、
前記共振コンバータの下限周波数と前記共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得することと、
前記第１関係における前記設定電圧を、前記設定電圧と前記共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、前記下限周波数と前記設定電圧及び前記実際電圧との第２関係を取得することと、
前記第２関係に基づいて、前記共振コンバータの下限周波数を制限することと、
前記関連電圧が前記設定電圧と前記実際電圧との加重和に等しいという前記第２関係を満たすことと、
前記下限周波数が６０Ｍと動作サイクルとの商に等しく、前記動作サイクルが前記設定電圧の線形関数であるという前記第１関係を満たすことと、を含む共振コンバータの可変限界周波数の制御方法。

【請求項14】

可変限界周波数の制御方法によって下限周波数の制御を行う共振コンバータであって、
前記可変限界周波数の制御方法は、
前記共振コンバータの下限周波数と前記共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得することと、
前記第１関係における前記設定電圧を、前記設定電圧と前記共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、前記下限周波数と前記設定電圧及び前記実際電圧との第２関係を取得することと、
前記第２関係に基づいて、前記共振コンバータの下限周波数を制限することと、を含む共振コンバータ。

【請求項15】

前記共振コンバータが前記共振コンバータの下限周波数と前記共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得するステップは、
前記共振コンバータを制御して設定電圧を出力し、前記共振コンバータのバス電圧を下げることと、
前記バス電圧を下げた後の前記下限周波数を取得することと、
複数の前記設定電圧と複数の対応する前記下限周波数とをカーブフィッティングして、前記下限周波数と前記設定電圧との関係カーブを取得することと、
前記関係カーブに従って前記下限周波数と前記設定電圧との前記第１関係を取得することと、を含む請求項１４に記載の共振コンバータ。

【請求項16】

前記下限周波数が６０Ｍと動作サイクルとの商に等しく、前記動作サイクルが前記設定電圧の線形関数であるという前記第１関係を満たす請求項１４に記載の共振コンバータ。

【請求項17】

前記関連電圧が前記設定電圧と前記実際電圧との加重和に等しいという前記第２関係を満たす請求項１４に記載の共振コンバータ。

【請求項18】

前記共振コンバータは、さらに、
前記共振コンバータの出力電流設定値とｋ３の積を取得し、
前記積が前記設定電圧以上であると、前記設定電圧を前記共振コンバータのソフトスタートプロセスの電流制限点とし、
前記積が前記設定電圧未満であると、前記積を前記共振コンバータのソフトスタートプロセスの電流制限点とするために用いられ、前記ｋ３は１より大きい定数である請求項１４に記載の共振コンバータ。

【請求項19】

可変限界周波数の制御方法によって下限周波数の制御を行う共振コンバータであって、
前記可変限界周波数の制御方法は、
前記共振コンバータの下限周波数と前記共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得することと、
前記第１関係における前記設定電圧を、前記設定電圧と前記共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、前記下限周波数と前記設定電圧及び前記実際電圧との第２関係を取得することと、
前記第２関係に基づいて、前記共振コンバータの下限周波数を制限することと、
前記関連電圧が前記設定電圧と前記実際電圧との加重和に等しいという前記第２関係を満たすことと、
前記下限周波数が６０Ｍと動作サイクルとの商に等しく、前記動作サイクルが前記設定電圧の線形関数であるという前記第１関係を満たすことと、を含む共振コンバータ。

【請求項20】

プログラム命令が記憶されているコンピュータ記憶媒体であって、
前記プログラム命令がプロセッサにより実行される時、
共振コンバータの下限周波数と前記共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得することと、
前記第１関係における前記設定電圧を、前記設定電圧と前記共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、前記下限周波数と前記設定電圧及び前記実際電圧との第２関係を取得することと、
前記第２関係に基づいて、前記共振コンバータの下限周波数を制限することと、を含む可変限界周波数の制御方法を実現するコンピュータ記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、中国特許庁において２０２１年０３月１８日に出願された中国特許出願番号が２０２１１０２９１７３５．４であり、発明の名称が「共振コンバータ及びその可変限界周波数の制御方法」である中国特許出願を基礎として優先権を主張するものであり、その内容全体が参照されることにより、本出願に援用される。

【0002】

本出願は、コンバータの分野に関し、特に、共振コンバータ及びその可変限界周波数の制御方法に関する。

【背景技術】

【0003】

ここでの記述は、本出願に関連する背景情報を提供するだけであり、必ずしも例示的な技術を構成するものではない。

【0004】

直流電力はチョッパー回路を介して交流方形波電圧又は電流に変換され、共振ネットワークの両端に印加されて高周波共振を発生し、共振電圧又は電流は整流及びフィルタリングされた後、直流電圧又は電流に変換されることによって、直流-直流変換（ＤＣ－ＤＣ）が実現される。共振コンバータには様々な分類方法があり、共振回路の素子の接続関係に応じて、共振コンバータは、直列共振コンバータ、並列共振コンバータ、及び直並列共振コンバータに分類できる。

【0005】

ＬＬＣは直並列共振コンバータに属するものである。その利点は次の通りである。一次側メインＭＯＳスイッチのゼロ電圧ターンオン（Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈ、ＺＶＳ）と二次側同期整流ダイオードのゼロ電流ターンオフ（Ｚｅｒｏ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｗｉｔｃｈ、ＺＣＳ）を実現し、ソフトスイッチング技術によって、スイッチング損失を低減することができ、共振コンバータの効率と電力密度を向上させる。

【0006】

本出願の発明者は、長期の研究開発において、共振コンバータの動作過程中、電流制限アンロードや電流制限始動等の動作状態である場合には、いずれもＺＣＳ領域（例えば、図１に示すように、実際の出力が過負荷であり、下限周波数の計算が理論値よりも低い）に入り、共振コンバータの過電流保護を引き起こしてシャットダウンされ、無効になることを発見した。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本出願の様々な実施例によれば、共振コンバータ及びその可変限界周波数の制御方法、コンピュータ記憶媒体が提供される。

【課題を解決するための手段】

【0008】

共振コンバータの可変限界周波数の制御方法において、
前記共振コンバータの下限周波数と前記共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得することと、
第１関係における設定電圧を、設定電圧と共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、下限周波数と設定電圧及び実際電圧との第２関係を取得することと、
第２関係に基づいて、共振コンバータの下限周波数を制限することと、を含む。

【0009】

共振コンバータの可変限界周波数の制御方法において、
前記共振コンバータの下限周波数と前記共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得することと、
前記第１関係における前記設定電圧を、前記設定電圧と前記共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、前記下限周波数と前記設定電圧及び前記実際電圧との第２関係を取得することと、
前記第２関係に基づいて、前記共振コンバータの下限周波数を制限することと、
前記関連電圧が前記設定電圧と前記実際電圧との加重和に等しいという前記第２関係を満たすことと、
前記下限周波数が６０Ｍと動作サイクルとの商に等しく、前記動作サイクルが前記設定電圧の線形関数であるという前記第１関係を満たすことと、を含む。

【0010】

共振コンバータであって、上記の可変限界周波数の制御方法によって下限周波数の制御を行う。

【0011】

プログラム命令が記憶されているコンピュータ記憶媒体であって、
前記プログラム命令がプロセッサにより実行される時、
前記共振コンバータの下限周波数と前記共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得することと、
前記第１関係における前記設定電圧を、前記設定電圧と前記共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、前記下限周波数と前記設定電圧及び前記実際電圧との第２関係を取得することと、
前記第２関係に基づいて、前記共振コンバータの下限周波数を制限することと、を含む可変限界周波数の制御方法を実現する。

【0012】

本出願の１つ又は複数の実施例の詳細は、以下の図面及び説明で提示される。本出願の他の特徴、目的及び利点は、明細書、図面及び特許請求の範囲から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

以下、本出願の実施例又は従来技術における技術的手段をより明確に説明するために、実施例の説明に必要な図面を簡単に説明する。当然ながら、下記の説明における図面は本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な作業をしなくても、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。

【図1】従来の共振コンバータのアンロード動作状態での動的動作点の移動軌跡図である。

【図2a】本出願による共振コンバータの単純な回路構成の模式図である。

【図2b】本出願による共振コンバータの詳細な回路構成の模式図である。

【図3】本出願による共振コンバータの可変限界周波数の制御方法の一実施例を示すフローチャートである。

【図4】図３の実施例による共振コンバータの可変限界周波数の制御方法におけるステップＳ３０１を示す特定のフローチャートである。

【図5】本出願による共振コンバータの下限周波数と設定電圧との関係カーブを示す図である。

【図6】本出願による共振コンバータの下限周波数と設定電圧との関係カーブを示す図である。

【図7】本出願による共振コンバータの可変限界周波数の制御方法における設定電圧の重み及び実際電圧の重みを確定するフローチャートである。

【図8】本出願による共振コンバータがＺＣＳ領域に入った時のＤＣ ＭＯＳのＩｄｓ波形を示す図である。

【図9】本出願による共振コンバータの定電圧モード下（Ｖ_ｏｓｅｔ＝Ｖ_ｏ）での下限周波数と実際電圧との関係カーブを示す図である。

【図10】本出願による共振コンバータの電流制限モード下（Ｖ_ｏ≦Ｖ_ｏｓｅｔ、Ｖ_ｏｓｅｔ＝７５０Ｖ、６００Ｖ、４００Ｖ）での下限周波数と実際電圧との関係カーブを示す図である。

【図11】本出願による共振コンバータの電流制限モード下（Ｖ_ｏ≦Ｖ_ｏｓｅｔ、Ｖ_ｏｓｅｔ＝６００Ｖ、１１０％の電流制限）での下限周波数と実際電圧との関係カーブを示す図である。

【図12】本出願による共振コンバータの電流制限モード下（Ｖ_ｏ≦Ｖ_ｏｓｅｔ、Ｖ_ｏｓｅｔ＝７５０Ｖ、１１０％の電流制限）での下限周波数と実際電圧との関係カーブを示す図である。

【図13】本出願による共振コンバータの負荷有り始動から電流制限状態に至る時のバス電圧の過電圧保護領域の模式図である。

【図14】本出願による共振コンバータの負荷有り始動から電流制限状態までの動的調節の軌跡図である。

【図15】本出願による共振コンバータの始動策略のない始動動作点の軌跡図である。

【図16】本出願による共振コンバータの始動策略を用いた後の始動動作点の軌跡図である。

【図17】本出願によるコンピュータ記憶媒体の一実施例の構成模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本出願の実施例における技術的解決手段を、本出願の実施例における図面に関連して明確かつ完全に説明するが、説明される実施例は、本出願の一部の実施例にすぎず、すべての実施例ではないことは明らかである。当業者が創造的な作業なしに本出願の実施例に基づいて得られる全ての他の実施例は、いずれも本出願の保護範囲に含まれるべきである。

【0015】

本出願は、最初に共振コンバータを提案しており、図２ａは本出願による共振コンバータの単純な回路構成の模式図である。本実施例による共振コンバータは、スイッチングネットワーク（不図示）、共振ネットワーク（不図示）、センタータップトランスＴ、二次側同期整流ダイオードＤ１及びそのフィルタコンデンサＣ１、二次側同期整流ダイオードＤ２及びそのフィルタコンデンサＣ２、出力フィルタコンデンサＣｏ、負荷Ｒ等を含む。ここで、スイッチングネットワークは、メインＭＯＳスイッチ（Ｑ１～Ｑ４）及びその内部寄生ダイオード（不図示）、寄生容量（不図示）で構成され、共振ネットワークは、共振容量Ｃｒ、直列共振インダクタンスＬｒ及び並列共振インダクタンスＬｍで構成される。図２ａにおける同期整流ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）は、二次側同期整流パワーチューブの寄生ダイオードであり、図２ａでは、二次側同期整流パワーチューブを省略し、寄生ダイオード（Ｄ１、Ｄ２）及び寄生容量（Ｃ１、Ｃ２）のみが示されている。

【0016】

図２ｂは、本出願による共振コンバータの詳細な回路構成の模式図である。本実施例によって提供される共振コンバータは、スイッチングネットワーク（不図示）、共振ネットワーク（不図示）、センタータップトランスＴ、二次側同期整流パワーチューブＱ５及びその内部寄生ダイオードＤ１及びその寄生容量Ｃ１、二次側同期整流パワーチューブＱ６及びその内部寄生ダイオードＤ２及びその寄生容量Ｃ２、出力フィルタコンデンサＣｏ、負荷Ｒ等を含む。ここで、スイッチングネットワークは、メインＭＯＳスイッチ（Ｑ１～Ｑ４）及びその内部寄生ダイオード（不図示）、寄生容量（不図示）で構成され、共振ネットワークは、共振容量Ｃｒ、直列共振インダクタンスＬｒ及び並列共振インダクタンスＬｍで構成される。

【0017】

他の実施例では、共振コンバータはハーフブリッジ共振コンバータ等であってもよい。

【0018】

本出願の共振コンバータは、以下の可変限界周波数の制御方法を採用して下限周波数の制御を実現することができる。

【0019】

本出願はさらに共振コンバータの可変限界周波数の制御方法を提案しており、図３は本出願による共振コンバータの可変限界周波数の制御方法の一実施例を示すフローチャートである。本実施例による共振コンバータの可変限界周波数の制御方法は、具体的に以下のステップを含む。

【0020】

ステップＳ３０１：共振コンバータの下限周波数と共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得する。

【0021】

第１関係における下限周波数は、定電圧状態に基づいて、異なる設定電圧の下で共振コンバータが全負荷で動作して得られる動作周波数である。

【0022】

好ましくは、本出願は、図４に示すような方法によってステップＳ３０１を実現することができる。本実施例の方法は、ステップＳ４０１からステップＳ４０４を含む。

【0023】

ステップＳ４０１：共振コンバータを制御して設定電圧を出力し、共振コンバータのバス電圧を下げる。

【0024】

バックグラウンドは共振コンバータがデバッグモードに入るように設定し、共振コンバータが設定電圧を出力し全負荷で動作する。共振コンバータが安定して負荷されなくなるまでバス電圧を継続的に下げ、この動作状態の下で共振コンバータの動作周波数は電圧の下限周波数に対応する。

【0025】

ステップＳ４０２：バス電圧を下げた後の下限周波数を取得する。

【0026】

バス電圧を下げた後、共振コンバータが安定して負荷されない時の動作周波数を取得して下限周波数とする。１つのアプリケーションシナリオにおいて、共振コンバータの電圧パラメーター及び周波数パラメーターのテストデータは、以下の表１のとおりである。

【0027】

【表1】

【0028】

ここで、Ｆ_ｓｎｏｍは共振コンバータがバス電圧Ｖ_ｐｆｃを調整せず、全負荷で動作する場合の動作周波数であり、Ｆ_ｓｍｉｎはバス電圧Ｖ_ｐｆｃを下げる場合、共振コンバータが安定して動作できる最低周波数であり、バス電圧Ｖ_ｐｆｃが８００Ｖであり、出力される設定電圧Ｖ_ｏｓｅｔが４５０Ｖである場合、共振コンバータが共振点で動作し、出力される設定電圧Ｖ_ｏｓｅｔが３５０Ｖ以下である場合、共振コンバータの動作周波数ｆ_ｓは共振周波数ｆ_ｒより大きく、共振コンバータはＺＣＳ領域に入らないため、その下限周波数はテストしない。共振コンバータの動作の下限周波数の制限は、４００Ｖ～７５０Ｖの範囲のバス電圧に対してのみ機能する。

【0029】

ここで、当該テストデータのテスト環境として、オシロスコープ：ＤＳＯ３０３４Ａ（Ｋｅｙｓｉｇｈｔ）；電流ガン：ＴＣＰＡ３００／ＴＣＰ３０５Ａ；高電圧プローブ：Ｐ５１００Ａ（Ｔｅｋｒｏｎｉｘ）；通常プローブ：Ｎ２８４３Ａ（Ｋｅｙｓｉｇｈｔ）；負荷：８００Ｖ直流負荷キャビネット；交流電源：３０ＫＶＡ ＡＣ Ｓｏｕｒｃｅである。共振コンバータの主要な材料情報として、ＰＣＢバージョン：Ｒ１５３Ｂ２４０Ｕ１（Ｖ５．０）；Ｒ１５３Ｂ２４０Ｕ２（Ｖ５．２）；ＰＦＣ ＭＯＳ＝ＴＫ３９Ｎ６０Ｗ；ＰＦＣ ＤＩＯＤＥ＝ＡＰＴ３０ＤＱ１２０ＢＧ；ＤＣ ＭＯＳ＝ＦＭＷ６０Ｎ０７５Ｓ２ＦＤＨＦ；ＤＣ ＤＩＯＤＥ＝ＡＰＴ３０ＤＱ１００ＢＧ；ＰＦＣインダクタンス＝Ｒ１５３Ｂ２４０Ｌ３（ＳＰＴ）；共振インダクタンス＝Ｒ２０３Ｇ３３６Ｌ４（ＪＱＨ １８３９）；ＤＣメイントランス＝Ｒ２０３Ｇ３３６Ｔ３（ＪＱＨ １８３９）；プログラムバージョン：Ｒ２０３Ｂ２４０Ｕ１１１（ＰＦＣ＿２Ｆａｎ）＿Ｖ１０２．ｏｕｔ；Ｒ２０３Ｂ３３６Ｕ２１１（ＤＣＤＣ）Ｖ１００．ｏｕｔである。

【0030】

テストデータから、Ｆ_ｓｎｏｍとＦ_ｓｍｉｎとの間には一定のマージンがあることがわかる。共振コンバータの大量生産の経験では、共振コンバータの通常の動作周波数で２ｋＨｚのマージンが残り、大量生産時の共振コンバータのフルパワー出力を確保することができる。

【0031】

なお、ソフトウェアの観点から、本出願による可変限界周波数の制御方法は下限周波数を制限しているため、制限された下限周波数が上記のマージンを持つことができる。

【0032】

ステップＳ４０３：複数の設定電圧と複数の対応する下限周波数とをカーブフィッティングして、下限周波数と設定電圧との関係カーブを取得する。

【0033】

テストデータの普遍性を確保するために、複数の共振コンバータを使用して複数組のテストデータを取得することができる。図５に示すように、上記表１のテストデータと他の４つの共振コンバータのテストデータとをフィッティングしている。ここで、複数の共振コンバータを用いて複数組のテストデータを取得し、１つの設定電圧が複数の下限周波数に対応し、複数の下限周波数の最大値を設定電圧に対応する下限周波数として選択することができる。もちろん、他の実施例では、他のフィッティング方法を使用して下限周波数と設定電圧との関係カーブを取得することもできる。

【0034】

さらに、図５における関係カーブを整理して、図６に示すような関係カーブを取得することができる。

【0035】

ステップＳ４０４：関係カーブに従って下限周波数と設定電圧との第１関係を取得する。

【0036】

【0037】

図６の関係カーブによれば、下限周波数と設定電圧との第１関係が得られる。ここで、本実施例の第１関係は、下限周波数が６０Ｍと動作サイクルとの商に等しく、動作サイクルが設定電圧の線形関数であることを満たす。

【0038】

具体的には、Ｔ_ｓｍａｘ＝ａ＊Ｖ_ｏｓｅｔ＋ｂ、Ｆ_ｓｍｉｎ＝６０Ｍ／Ｔ_ｓｍａｘであり、ここで、Ｔ_ｓｍａｘは動作サイクルであり、ａとｂはゼロより大きい定数である。

【0039】

上記の分析から、図６に示すように、本実施例に係る第１関係及び第２関係は、共振コンバータの動作周波数ｆ_ｓが共振周波数ｆ_ｒより小さい場合のみにものであり、動作周波数ｆ_ｓが共振周波数ｆ_ｒよりも大きい場合、共振コンバータはＺＣＳ領域に入らないため、下限周波数を制限する必要はない。

【0040】

従って、上記のアプリケーションシナリオでは、上記のテストデータに基づいて下限周波数をフィッティング可能な制限策略は、Ｖ_ｏｓｅｔ＝４００～７５０Ｖである場合、Ｔ_ｓｍａｘ＝０．８１５＊Ｖ_ｏｓｅｔ＋２１０、Ｆ_ｓｍｉｎ＝６０Ｍ／Ｔ_ｓｍａｘであり、Ｖ_ｏｓｅｔ＝２００～４００Ｖである場合、Ｔ_ｓｍａｘ＝５３６、Ｆ_ｓｍｉｎ＝１１２ｋＨｚである。（Ｖ_ｏ＜４００Ｖである場合、ｆ_ｓ＞ｆ_ｒであり、ＺＣＳ領域に入らない）。

【0041】

他の実施例では、ａ及びｂは、異なるＶ_ｏｓｅｔに従って適切に調整することができる。

【0042】

ステップＳ３０２：第１関係における設定電圧を、設定電圧と共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、下限周波数と設定電圧及び実際電圧との第２関係を取得する。

【0043】

第２関係は、関連電圧が設定電圧と実際電圧との加重和に等しいことを満たす。

【0044】

具体的には、Ｖ_ｋ＝ｋ_１＊Ｖ_ｏｓｅｔ＋ｋ_２＊Ｖ_ｏであり、ここで、Ｖ_ｋは関連電圧であり、ｋ_１（設定電圧の重み）は０より大きい定数であり、前記ｋ_２（実際電圧の重み）は０より大きい定数であり、且つ、ｋ_１＋ｋ_２＝１（定電圧状態で動作している時の下限周波数を変更しないため）であり、Ｖ_ｏは出力される実際電圧である。

【0045】

本実施例では、図７に示すような方法を使用して、設定電圧の重みであるｋ_１及び実際電圧の重みであるｋ_２を決定することができる。本実施例の方法は、ステップＳ７０１及びステップＳ７０２を含む。

【0046】

ステップＳ７０１：関係カーブから少なくとも２組のデータを取得し、データは、関連電圧及び関連電圧に対応する下限周波数を含む。

【0047】

図８は本出願による共振コンバータがＺＣＳ領域に入る時のＤＣ ＭＯＳのＩ_ｄｓ波形の模式図である。ここで、１／（Ｔ_{ｓ２ｍａｘ}／２）はＺＣＳ領域に入る時の動作周波数であり、Ｔ_ｓ＋／２は正の半サイクルパルス幅の長さであり、Ｔ_{ｓ１ｍａｘ}／２＝Ｔ_ｓ＋／２-２ＤＢは所望の動作サイクルであり、Ｆ_{ｓ１ｍｉｎ}＝１／（Ｔ_{ｓ１ｍａｘ}／２）は所望の下限周波数である。（Ｖ_ｏｓｅｔ＝７５０Ｖとする）共振コンバータが電流制限状態に入ってアンロードする時に、下限周波数をＦ_{ｓ１ｍｉｎ}に合わせるために、図６における関係カーブでＦ_{ｓ１ｍｉｎ}に対応するＶ_ｏｓｅｔをＶ_ｋとして求めることができる。

【0048】

ステップＳ７０２：関連電圧、下限周波数、及び実際電圧に基づいて設定電圧の重み及び実際電圧の重みを確定する。

【0049】

ｋ_１＋ｋ_２＝１、且つ、ｋ_１＊７５０Ｖ＋ｋ_２＊Ｖ_ｏ＝Ｖ_ｋという方程式を解くことにより、ｋ_１とｋ_２を取得する。

【0050】

Ｖ_ｏｓｅｔを７５０Ｖとすると、電流制限１１０％のテストデータ及び計算結果は以下の表２のとおりである。

【0051】

【表2】

【0052】

下限周波数に対する様々な電流制限及びアンロード動作状態の要件をカバーするために、ｋ_１の値は０．５６として選択され、ｋ_２の値は０．４４として選択される。

【0053】

要約すると、改善された下限周波数の制限策略として、Ｖ_ｏｓｅｔ＝４００～７５０Ｖである場合、Ｔ_ｓｍａｘ＝０．８１５＊Ｖ_ｋ＋２１０、Ｆ_ｓｍｉｎ＝６０Ｍ／Ｔ_ｓｍａｘ、Ｖ_ｋ＝ｋ１＊Ｖ_ｏｓｅｔ＋ｋ_２＊Ｖ_ｏ、ｋ_１＝０．５６、ｋ_２＝０．４４であり、Ｖ_ｏｓｅｔ＝２００～４００Ｖである場合、Ｔ_ｓｍａｘ＝５３６、Ｆ_ｓｍｉｎ＝１１２ｋＨｚである。

【0054】

ステップＳ３０３：第２関係に基づいて、共振コンバータの下限周波数を制限する。

【0055】

上記の制限策略を使用して、共振コンバータの下限周波数を制限する。

【0056】

従来の技術との相違点として、本実施例では、共振コンバータの下限周波数とその出力した設定電圧との第１関係における設定電圧を、設定電圧と共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、下限周波数を計算するための出力電圧が設定電圧よりも遅くなり（小さい）、第２関係に従って取得される下限周波数がより小さくなり、下限周波数には一定のマージンがある。これによって、共振コンバータがＺＣＳ領域に入る問題を改善することができ、さらに、共振コンバータが無効になる問題を改善することができる。

【0057】

共振コンバータが始動動作状態にある時、出力される設定電圧はＶ_ｏｓｅｔ＝０であるため、計算された下限周波数が高すぎる可能性があり、ＺＣＳ領域に簡単に入る可能性がある。この問題を解決するために、始動動作状態の場合、設定電圧が電圧閾値未満であると、設定電圧を電圧閾値に更新する。

【0058】

電圧閾値の確定方法として、上記のｋ_１及びｋ_２の確定方法を参照すればよく、ここでは繰り返して説明しない。

【0059】

共振コンバータが始動動作状態にある時（Ｖ_ｏｓｅｔは７５０Ｖであり、電流制限は１１０％である）のテストデータは、以下の表３のとおりである。

【0060】

【表3】

【0061】

Ｖ_ｏｓｅｔから６９０Ｖまで、ヘビーデューティーで動作し、周波数は７３ｋＨｚの最低周波数に制限され、ＺＣＳ領域には入っていない。電力は削減するが、バス電圧は８２５Ｖに維持され、アクティブな調節スペースがない。パッシブに上げる調整しかできず、バスの過電圧保護がトリガーされる。

【0062】

Ｖ_ｏｓｅｔから６５０Ｖまで、ヘビーデューティーで動作し、周波数は７４ｋＨｚに制限され、ＺＣＳ領域には入らず、バスの過電圧保護がトリガーされる。

【0063】

Ｖ_ｏｓｅｔから５４０Ｖまで、ヘビーデューティーで動作し、周波数は７３．６ｋＨｚに制限され、わずかにＺＣＳ領域に入り、バスの過電圧保護がトリガーされる。

【0064】

Ｖ_ｏｓｅｔから５１０Ｖまで、ヘビーデューティーで動作し、周波数は７３．１ｋＨｚに制限され、ＺＣＳ領域に入り、ＯＣＰとバスの過電圧保護がトリガーされる。

【0065】

下限周波数に対する様々な始動電流制限の動作状態の要件をカバーし、一定のマージンを残すために、電圧閾値Ｖ_ｍ＝１９０Ｖとする。

【0066】

【0067】

【0068】

【表4】

【0069】

上記の表４において、Ｖ_ｐｆｃはバス電圧を表し、Ｖ_ｏ／は出力電圧を表し、Ｉ_ｏは出力電流を表す。

【0070】

共振コンバータの電流制限モード下（Ｖ_ｏ≦Ｖ_ｏｓｅｔ、Ｖ_ｏｓｅｔ＝７５０Ｖ、１１０％の電流制限）でのテスト結果は、以下の表５のとおりである。

【0071】

【表5】

【0072】

テスト結果から見ると、改善された下限周波数の制限策略を採用することで、共振コンバータは電流制限のアンロード動的過程中にＺＣＳ領域に入らない。

【0073】

始動電流制限の動作状態のテストにおいて、Ｖ_ｏｓｅｔ＝７５０Ｖとし、電流制限は１１０％である。

【0074】

（１）０→６５０Ｖ／３０．６Ａ：共振コンバータは正常に始動する。

【0075】

（２）０→６００Ｖ／３３．３Ａ：出力電圧は６９０Ｖに達し、ヘビーデューティーで動作し、周波数は７６ｋＨｚの最低周波数に制限され、ＺＣＳ領域には入らない。電力は削減するが、バスは８２５Ｖに維持され、アクティブな調節スペースがない。パッシブに上げる調整しかできず、９４０Ｖまで高くなるとバスの過電圧保護がトリガーされ、共振コンバータはシャットダウンと再起動を繰り返す。

【0076】

（３）０→５５０Ｖ／３６．２Ａ：出力電圧は６３６Ｖに達し、ヘビーデューティーで動作し、周波数は７８ｋＨｚ程度に制限され、ＺＣＳ領域には入らず、バス電圧は９４０Ｖと高くなり、バスの過電圧保護がトリガーされ、共振コンバータはシャットダウンと再起動を繰り返す。

【0077】

（４）０→５００Ｖ／４０Ａ：出力電圧は５６５Ｖに達し、ヘビーデューティーで動作し、周波数は８１ｋＨｚ程度に制限され、ＺＣＳ領域には入らず、バス電圧は９４０Ｖと高くなり、バスの過電圧保護がトリガーされ、共振コンバータはシャットダウンと再起動を繰り返す。

【0078】

（５）０→４５０Ｖ／４５Ａ：出力電圧は５００Ｖに達し、ヘビーデューティーで動作し、周波数は８１ｋＨｚ程度に制限され、ＺＣＳ領域には入らず、バス電圧は９５０Ｖと高くなり、バスの過電圧保護がトリガーされ、共振コンバータはシャットダウンと再起動を繰り返す。

【0079】

（６）０→４２０Ｖ／４７Ａ：共振コンバータは正常に始動できる。

【0080】

（７）０→４００Ｖ／５０Ａ：共振コンバータは正常に始動できる。

【0081】

（８）０→２２０／３０Ａ：共振コンバータは正常に始動できる。

【0082】

テスト結果から見ると、共振コンバータは始動から電流制限状態までの動的調節過程中にＺＣＳ領域に入ることがない。しかし、図１３に示すように、始動の電流制限が４３０Ｖ／４６．５Ａ～６３０Ｖ／３１．７Ａの間である場合、バス電圧の過電圧保護がトリガーされ、共振コンバータがシャットダウンして再起動する。

【0083】

共振コンバータが負荷して始動から電流制限状態５００Ｖ／４０Ａまでの過程を例としてバス電圧の過電圧保護過程を分析する。共振コンバータは負荷のまま始動され、デフォルトの電流制限点は１１０％（５０Ａ）である。従って、始動過程中の動的調節過程の最初の動作点は、５０Ａの電流制限カーブと負荷ＶＩカーブとの交差点であり、共振コンバータの出力電力は２０ｋＷを超えており、実際のテストでは、この時点で共振コンバータの出力電力は２５ｋＷである。そのため、出力電力を削減する必要があり、これはアンロード過程に相当する。図１４に示すように、出力電圧が低下し、ＰＦＣのバス電圧がパッシブに上昇するため、バス電圧保護点がトリガーされることで共振コンバータがシャットダウンし再起動される。

【0084】

上記の分析から、改善された下限周波数の制限策略を採用し、起動過程における下限周波数制限の効果は次の通りであることがわかる。（１）共振コンバータは電流制限アンロードの動的調節過程中にいずれもＺＣＳ領域に入らないと共に、過電流保護（Ｏｖｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）ＯＣＰをトリガーしない。（２）共振コンバータが始動し電流制限状態に入ると、ＺＣＳ領域に入らないが、始動の電流制限が４３０Ｖ／４６．５Ａ～６３０Ｖ／３１．７Ａの間である場合、バス電圧の過電圧保護がトリガーされ、共振コンバータがシャットダウンして再起動する。

【0085】

共振コンバータの始動から電流制限状態にある場合、バスの過電圧保護による共振コンバータの繰り返し再起動する問題を解決するために、本実施例は次のような始動制御策略を採用する。すなわち、共振コンバータの出力電流設定値とｋ_３の積を取得し、ここで、 ｋ_３は１より大きい定数（例えば、ｋ_３は１．０５）であり、積が設定電圧以上であると、出力電流設定値を共振コンバータのソフトスタートプロセスの電流制限点とし、積が設定電圧未満であると、積を共振コンバータのソフトスタートプロセスの電流制限点とする。

【0086】

共振コンバータは、始動過程が完了した後、動的動作点であるＡ点まで実行されず、Ｂ点まで実行される。始動過程が完了した後、共振コンバータは電流制限点を５０Ａまで開放し、電力の計算と調整を実行する。共振コンバータの動的動作点もＡ点まで実行されるが、この過程によりバス電圧が低下し、共振コンバータが電力回復（アンロード過程に相当）を再開すると、バス電圧が上昇する。ただし、前の段階でのバス電圧降下の過程により後の段階でのバス電圧上昇の最大値が低減するため、共振コンバータのバス電圧が大き過ぎて過電圧保護がトリガーされることを防止する。

【0087】

図１６に示すように、上記の始動制御策略を追加した後、共振コンバータはいずれも始動から異なる電流制限状態になることができ、バスの過電圧保護をトリガーすることがない。始動過程中のバス電圧の最大電圧ピークは９２０Ｖであり、始動制御策略を追加しない場合よりも３０Ｖだけ低くなり、始動制御策略を追加しても、共振コンバータの負荷有り始動から７５０Ｖ／２６．７Ａの起動までの時間には影響せず、始動時間は約６ｓである。

【0088】

本出願は、さらにコンピュータ記憶媒体を提供する。図１７は本出願によるコンピュータ記憶媒体の一実施例の構成模式図である。コンピュータ記憶媒体９０にはプログラム命令９１が記憶されており、プロセッサ（不図示）によってプログラム命令９１が実行されると、上記の共振コンバータの可変限界周波数の制御方法が実現される。

【0089】

本実施例によるコンピュータ記憶媒体９０は、Ｕディスク、ＳＤカード、ＰＤ光学ドライブ、モバイルハードディスク、大容量フロッピードライブ、フラッシュメモリ、マルチメディアメモリカード、サーバー等であり得るが、これらに限定されない。

【0090】

従来の技術とは異なり、本出願による共振コンバータの可変限界周波数の制御方法は、共振コンバータの下限周波数と共振コンバータによって出力される設定電圧との第１関係を取得することと、第１関係における設定電圧を、設定電圧と共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、下限周波数と設定電圧及び実際電圧との第２関係を取得することと、第２関係に基づいて、共振コンバータの下限周波数を制限することと、を含む。このようにして、本出願では、共振コンバータの下限周波数とその出力した設定電圧との第１関係における設定電圧を、設定電圧と共振コンバータによって出力された実際電圧との関連電圧に更新して、下限周波数を計算するための出力電圧が設定電圧よりも遅くなり（小さい）、第２関係に従って取得される下限周波数がより小さくなり、下限周波数には一定のマージンがある。これによって、共振コンバータがＺＣＳ領域に入る問題を改善することができ、さらに、共振コンバータが無効になる問題を改善することができる。

【0091】

また、上記の機能をソフトウェア機能の形で実現し、独立した製品として販売又は使用する場合、モバイル端末で読み取り可能な記憶媒体に記憶することができる。即ち、本出願は、プログラムデータが記憶されている記憶装置も提供し、前記プログラムデータは、上記の実施例の方法が実現されるように実行されることができ、当該記憶装置は、Ｕディスクや、光ディスク、サーバー等であり得る。即ち、本出願は、インテリジェント端末に各実施例で説明した方法のステップの全部又は一部を実行させるための幾つかの命令を含むソフトウェア製品の形で具体化することができる。

【0092】

本出願の説明において、「一実施例」、「幾つかの実施例」、「例」、「特定の例」、又は「幾つかの例」等の参照用語の説明は、当該実施例又は例に合わせて説明する具体的特徴、構造、材料又は特性が本出願の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の概略的記述は同様な実施例又は例に対するものに限らない。さらに、説明された具体的特徴、構造、材料又は特性はいずれか１つ又は複数の実施例又は例において適切な方式で組み合わせることができる。また、互いに矛盾しない限り、当業者であれば、本明細書で説明した異なる実施例又は例及び異なる実施例又は例の特徴を合わせるか組み合わせることができる。

【0093】

さらに、「第１」、「第２」という用語は、目的のみを説明するためであり、相対的重要性を示したり暗示したりするか、又は示された技術特徴の数を暗黙的に示すと理解されるべきではない。従って、「第１」、「第２」により限定される特徴は、少なくとも１つの当該特徴を明示又は暗黙的に含むことができる。本出願の説明において、「複数」とは、別の明確で特定の限定がない限り、少なくとも２つ、例えば、２つ、３つなどを意味する。

【0094】

フローチャート又はここで他の方式で説明されているいかなる過程又は方法の説明も、特定のロジック機能又は過程のステップを実現するための１つ又はより多くの実行可能命令のコードを含むモジュール、セグメント又は部分として理解することができ、本出願の好ましい実施形態の範囲として、示された又は検討した手順に従って機能を実行しなくてもよいことや、係る機能に基づいて基本的に同時の方式又は逆の手順で機能を実行すること等の別の実現を含むことは、本出願の実施例が属する技術分野の技術者によって理解されるべきである。

【0095】

フローチャートに示されているか、又はここで他の方式で説明されているロジック及び／又はステップは、例えば、ロジック機能を実現するための実行可能命令のシーケンスリストと見なすことができ、命令実行システム、装置や機器（パーソナルコンピュータ、サーバー、ネットワーク機器又は命令実行システム、装置や機器から命令を受け取って命令を実行することができる他のシステムであってもよい）によって使用されるか、又はこれらの命令実行システム、装置や機器に組み合わせて使用されるように任意のコンピュータ可読媒体で具体化することができる。本明細書において、「コンピュータ可読媒体」は、命令実行システム、装置や機器、又はこれらの命令実行システム、装置や機器に組み合わせて使用するためのプログラムを含むか、記憶している、通信する、伝播する又は伝送することができる任意の装置であり得る。コンピュータ可読媒体のより具体的な例（網羅的ではないリスト）として、１つ又は複数の配線を備える電気接続部（電子デバイス）、ポータブルコンピュータディスクケース（磁気デバイス）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバーデバイス、及びポータブルコンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）等が挙げられる。また、コンピュータ可読媒体は、さらに前記プログラムが印刷されている紙又は他の適切な媒体であってもよい。これは、例えば、紙又は他の媒体を光学的にスキャンし、次に編集や解釈するか、又は必要な場合に他の適切な方式で処理することによって前記プログラムを電子的に取得し、そして、それをコンピュータのメモリに記憶することができるためである。

【0096】

以上の説明は、本願に係る実施形態に過ぎず、本願の保護範囲を制限するものではない。本願の明細書及び添付図面によって作成したすべての同等構造又は同等フローの変更を、直接又は間接的に他の関連する技術分野に実施することは、いずれも同じ理由により本願の保護範囲に含まれるべきである。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】