[发明专利]用于快速跟踪参考的反激型多电平输出直流电源

权利要求书

1.在反激变换器的基础上，增加副边绕组的数目，形成多路输出的反激变换器，将输出串联在一起，通过输出开关管S_P1、S_P2、...、S_P(k-1)、S_Pk(正组)，S_N1、S_N2、...、S_N(k-1)、S_Nk(负组)和防环流二极管D_P1、D_P2、...、D_P(k-1)、D_Pk(正组)，D_N1、D_N2、...、D_N(k-1)、D_Nk(负组)与输出母线相连，通过控制输出开关管的开通和关断使输出母线上的电平发生变化；副边的多路输出分为正组和负组，正组：P₁、P₂、...、P_k-1、P_k；负组：N₁、N₂、...、N _k-1、N_k；正组的每一路输出正电压+U，负组的每一路输出负电压-U；正组的每一路输出通过一个输出开关管S_Pi(i＝1、2...k)和一个防环流二极管D_Pi(i＝1、2...k)串联与正组输出母线相连，二极管D_Pi的阴极接正组输出母线，阳极与开关管S_Pi的源极相连，S_Pi的漏极接P_i路输出的高电势端(滤波电容C_i的高电势端)，防环流二极管D_Pi是为了防止电流从正组的高路输出流向正组的低路输出，造成正组不同输出单元之间的环流，正组的最高路输出P_k的电势最高，不会有电流流入，因此该路的防环流二极管D_Pk可省略，由于电源工作时其输出的电压不能为零，最低路的开关管一直开通，因此最低路输出P₁的输出开关管S_P1可以省略；负组的每一路输出通过一个输出开关管S_Ni(i＝1、2...k)和一个防环流二极管D_Ni(i＝1、2...k)串联与负组输出母线相连，二极管D_Ni的阳极接负组输出母线，阴极与开关管S_Ni的漏极相连，S_Ni的源极接N_i路输出的低电势端(滤波电容C_i′的低电势端)，防环流二极管D_Ni是为了防止电流从负组的低路输出流向负组的高路输出(负组中的高路输出电势低，低路输出电势高)，因为负组的最高路输出N_k的电势最低，不会有电流流出，因此防环流二极管D_Nk可以省略，由于电源工作时其输出的电压不能为零，负组最低路的开关管一直开通，最低路输出N₁的输出开关管S_N1可以省略；正组的反激变换器副边二极管D₁...D_k的阳极接正组反激变压器的副边同名端(标有·的一端)，阴极接滤波电容C_i的高电势端；负组的反激变换器副边二极管D₁′...D_k′的阴极接负组反激变压器的副边同名端(标有*的一端)，阳极接滤波电容C_i′的低电势端；正组和负组的结构对称，可以抑制共模干扰。

2.第一级控制：待发射信号u_in(t)经过包络线检测后输出参考信号v_ref(t)，v_ref(t)是输出开关管逻辑控制器的输入，输出开关管逻辑控制器根据当v_ref(t)的变化输出开关管的控制信号：在v_ref(t)电压上升的过程中，即时，输出开关管要提前开通，以保证母线输出电平大于RFPA输出信号的幅值，当0≤v_ref(t)＜0.9v₀时S_P1、S_N1开通，正组输出母线电压为+U，负组输出母线电压为-U，当0.9v₀≤v_ref(t)＜0.9×2v₀时S_P1、S_N1，S_P2、S_N2开通，正组输出母线电压为+2U，负组输出母线电压为-2U，...，当0.9×(k-2)v₀≤v_ref(t)＜0.9×(k-1)v₀时S_P1、S_N1，S_P2、S_N2，...，S_P(k-1)、S_N(k-1)开通，正组输出母线电压为+(k-1)U，负组输出母线电压为-(k-1)U，当0.9×(k-1)v₀≤v_ref(t)＜kv₀时S_P1、S_N1，S_P2、S_N2，...，S_P(k-1)、S_N(k-1)，S_Pk、S_Nk开通，正组输出母线电压为+kU，负组输出母线电压为-kU；在v_ref(t)电压下降的过程中，即时，输出开关管不需要提前开通：当(k-1)v₀≤v_ref(t)＜kv₀时S_P1、S_N1，S_P2、S_N2，...，S_P(k-1)、S_N(k-1)，S_Pk、S_Nk开通，正组输出母线电压为+kU，负组输出母线电压为-kU，当(k-2)v₀≤v_ref(t)＜(k-1)v₀时S_P1、S_N1，S_P2、S_N2，...，S_P(k-1)、S_N(k-1)开通，正组输出母线电压为+(k-1)U，负组输出母线电压为-(k-1)U，...，当v₀≤v_ref(t)＜2v₀时S_P1、S_N1，S_P2、S_N2开通，正组输出母线电压为+2U，负组输出母线电压为-2U，当0≤v_ref(t)＜v₀时S_P1、S_N1开通，正组输出母线电压为+U，负组输出母线电压为-U；第二级控制：因为副边的每一个绕组匝数和器件参数都一致，因此要控制正组的每一路输出为+U，负组的每一路输出为-U，只需要采样正组P₁路的输出和负组N₁路的输出来进行控制；采样P₁路的输出+U₁，经过比例环节α后与输入参考电压v^*相减，差值Δv作为正组调节器的输入，正组调节器根据输入的差值Δv调节控制信号v的占空比，使P₁路的输出+U₁＝+U；采样N₁路的输出-U₁，经过比例环节α后与输入参考电压v^*相加，因为-U₁是负的，所以相当于输入参考电压v^*与N₁路的输出相减，差值Δv′作为负组调节器的输入，负组调节器根据输入的差值Δv′调节控制信号v′的占空比，使N₁路的输出-U₁＝-U。