一种直流适配器及其自适应控制方法技术

本发明专利技术公开了一种直流适配器其自适应控制方法，该直流适配器由LLC+Buck变换器两级变换器级联结构构成；其中：前级采用LLC直流变换器，后级采用三个Buck电路并联的Buck变换器，前级LLC直流变换器将375V母线输入电压V

【技术实现步骤摘要】
一种直流适配器及其自适应控制方法


[0001]本专利技术涉及智能用电、直流适配
，特别是涉及一种直流适配器以及适用于直流适配器的自适应控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，因环境污染及能源问题态势日趋严峻，分布式能源和储能技术等获得了良好的发展。此外，随着直流用电设备的增多，直流配用电技术逐渐获得了良好的发展前景与应用空间。目前，众多研究学者在直流配电领域进行了相关研究工作，但是对于低压配用电领域，尤其是低压用电侧相关直流关键设备的分析和应用鲜有研究。其中，直流适配器作为用电侧电压转换的关键环节，在提升能效、节约成本等方面意义重大，具有广阔的发展前景。直流适配器本质上是一种DC/DC功率变换器。现有低压直流用电环境中，直流负荷种类繁多且适配电压等级多样。为推进直流配用电技术的发展，直流适配器的研发不仅需要满足高效高功率密度的需求，还需要实现宽电压增益范围可调的功能，进而解决一器一用、多电压等级适配的问题。因此研究适用于直流适配器的自适应控制方法对于实现适配器电压宽范围调节的特性的至关重要。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的直流用电环境变换器输出电压等级单一，难以实现多种类、多工况负载自适应适配的不足，本专利技术提出一种直流适配器及其自适应控制方法，基于LLC+Buck变换器，。
[0004]本专利技术利用以下技术方案实现：
[0005]一种直流适配器，该直流适配器由LLC+Buck变换器两级变换器级联结构构成；其中：前级采用LLC直流变换器，后级采用三个Buck电路并联的Buck变换器，前级LLC直流变换器将375V母线输入电压V
in
变换为50V电压，后级Buck变换器则将50V电压变换为0
‑
50V输出电压，实现多电压等级宽范围输出；其中，
[0006]所述LLC直流变换器包括逆变单元和整流单元；
[0007]在所述Buck变换器中，Buck1路为交错并联的Buck电路、Buck2路和Buck3路为单Buck电路。
[0008]一种直流适配器的自适应控制方法，该方法应用于后级Buck变换器，以实现直流适配器0
‑
50V宽电压范围内自适应调节，具体包括以下步骤：
[0009]步骤1、首先，空载输出低压调节，；
[0010]步骤2、判断空载输出电压是否为2V？
[0011]如否，则返回步骤1；
[0012]如是，则执行步骤3，
[0013]步骤3、判断当前是否负载接入？
[0014]步骤4、进行低压响应负载类型判断，该步骤用于区分负载自适应适配调节的为感
性类负载自适应适配调节或者阻性类负载自适应适配调节；
[0015]步骤5、判断空载输出电流是否大于0(，即I
out
>0？
[0016]如满足I
out
>0，则进入步骤6，
[0017]步骤6、进行阻性类负载自适应适配调节；
[0018]如未满足I
out
>0，则进入步骤7，
[0019]步骤7、进行感性类负载自适应适配调节；
[0020]通过大量的负载测试、不同类型负载的运行特性分析，本专利技术将现有家用负载分为两类，分别为感性类负载和阻性类负载。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果及优点在于：
[0022]解决了现有技术中传统交流适配器一器一用，输出电压和负载单一性的问题。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的一种直流适配器拓扑结构图；
[0024]图2为适用于本专利技术的一种直流适配器的自适应控制方法整体流程图；
[0025]图3为感性类负载自适应适配调节流程图；
[0026]图4为阻性类负载自适应适配调节流程图。
具体实施方式
[0027]以下结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0028]如图1所示，为本专利技术的直流适配器拓扑结构图。采用LLC+Buck变换器两级变换器级联结构构成。其中：前级采用LLC直流变换器，后级采用三个Buck电路并联的Buck变换器。其中，所述LLC直流变换器包括逆变单元、谐振腔单元和整流单元，在所述Buck变换器中，Buck1路为交错并联的Buck电路、Buck2路和Buck3路为单Buck电路。前级LLC变换器将375V母线输入电压V
in
变换为50V前级LLC和后级Buck中间的电压V
mid
，后级Buck变换器则将50V前级LLC和后级Buck中间的V
mid
变换为0
‑
50V输出电压，实现多电压等级宽范围输出的效果。
[0029]所述逆变单元为由四个开关管Q1‑
Q4构成的全桥结构，实现了将直流电压变换为方波信号；
[0030]所述谐振单元由L
r
、C
r
和L
m
构成，实现了通过谐振过程进行电压变换；
[0031]所述整流单元采用全桥结构或者全波结构，具体为由Q5‑
Q6构成的全波整流结构；
[0032]所述Buck1路由四个开关管Q
a1
、Q
a2
、Q
b1
、Q
b2
，两个电感L
buck1a
、L
buck1b
及输出电容C
out1
构成；
[0033]所述Buck2路由两个开关管Q
c1
、Q
c2
，电感L
buck2
及输出电容C
out2
构成；
[0034]所述Buck3路的结构与Buck2路的结构相同。
[0035]如图2所示，为适用于本专利技术的一种直流适配器的自适应控制方法整体流程图。该自适应控制方法主要应用于后级Buck变换器，以实现直流适配器0
‑
50V宽电压范围内自适应调节的效果。其主要包括三个部分：空载输出低压调节、低压响应负载类型判断和负载自适应适配调节。该流程具体包括以下步骤：
[0036]步骤1、首先，空载输出低压调节，该步骤主要应对空载状态下Buck变换器输出电压等于输入电压的工况下，突然接入负载，会造成负载过压损坏的问题；
[0037]步骤2、判断空载输出电压是否为2V？
[0038]如否，则返回步骤1；
[0039]如是，则执行步骤3；
[0040]步骤3、判断当前是否负载接入？
[0041]步骤4、进行低压响应负载类型判断，该步骤用于区分负载自适应适配调节的为感性类负载自适应适配调节或者阻性类负载自适应适配调节；
[0042]步骤5、判断空载输出电流是否大于0(I
out
>0？)？
[0043]如满足I
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流适配器，其特征在于，该直流适配器由LLC+Buck变换器两级变换器级联结构构成；其中：前级采用LLC直流变换器，后级采用三个Buck电路并联的Buck变换器，前级LLC直流变换器将375V母线输入电压V
in
变换为50V电压，后级Buck变换器则将50V电压变换为0
‑
50V输出电压，实现多电压等级宽范围输出；其中，所述LLC直流变换器包括逆变单元和整流单元；在所述Buck变换器中，Buck1路为交错并联的Buck电路、Buck2路和Buck3路为单Buck电路。2.如权利要求1所述的一种直流适配器，其特征在于，其中：所述逆变单元为由四个开关管Q1‑
Q4构成的全桥结构，实现了将直流电压变换为方波信号；所述谐振单元由L
r
、C
r
和L
m
构成，实现了通过谐振过程进行电压变换；所述整流单元采用全桥结构或者全波结构，具体为由Q5‑
Q6构成的全波整流结构；所述Buck1路由四个开关管Q
a1
、Q
a2
、Q
b1
、Q
b2
，两个电感L
buck1a
、L
buck1b
及输出电容C
out1
构成；所述Buck2路由两个开关管Q
c1
、Q
c2
，电感L
buck2
及输出电容C
out2
构成；所述Buck3路的结构与Buck2路的结构相同。3.一种直流适配器的自适应控制方法，其特征在于，该方法应用于后级Buck变换器，以实现直流适配器0
‑
50V宽电压范围内自适应调节，具体包括以下步骤：步骤1、进行空载输出低压调节；步骤2、判断空载输出电压是否为2V？如否，则返回步骤1；如是，则执行步骤3；步骤3、判断当前是否负载接入？步骤4、进行低压响应负载类型判断，该步骤用于区分负载自适应适配调节的为感性类负载自适应适配调节或者阻性类负载自适应适配调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：王议锋，陈梦颖，陈博，张明智，王萍，王忠杰，陈晨，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：