【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电力电子变换，特别涉及一种两级式变换器及其控制方法。
技术介绍
1、近年来，随着新能源产业的发展，电力电子变换装置遇到了更高的挑战，越来越多的研究工作者开展了大量的研究以追求变换器的高功率、高转换效率以及高功率密度。而直流变换器作为电能变换中重要的环节也成为了研究中的重点。
2、为了提高变换器的电能转换效率及其调压能力，已有如下方案：
3、方案一：研究工作者将降压电路(buck)与双有源半桥电路(dahb，dualactivehalfbridge)进行级连式组合。其中变换器工作在变压器原副边电压匹配的工作条件下，以实现电气隔离(指在电路中避免电流直接从某一区域流到另外一区域的方式，也就是在两个区域间不建立电流直接流动的路径。虽然电流无法直接流过，但能量或是资讯仍可以经由其他方式传递，例如电磁感应或电磁波，或是利用光学、声学或是机械的方式进行)以及高效率电能变换，并且采用buck电路进行调压。该方案为两级式拓扑结构，其具有结构简单和控制灵活的优点。但是两级式结构导致电能转换效率偏低，并且增加了开关管数量。
4、方案二：研究工作人员将dahb电路与buck电路进行输入串联输出并联型连接，其中dahb电路工作在电压匹配工作条件下，buck电路调节占空比进行调压，该方案对比两级方案效率有所提升，但是其拓扑结构不具备电气隔离的功能。
5、由此可见，目前变换器存在电气隔离与电能转换效率无法兼顾的问题。
技术实现思路
1、本申请提供了一种
2、第一方面，本申请实施例提供了一种两级式变换器，包括llc电路以及由开关管桥臂、复用电容和第一电感构成的buck电路，llc电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、外置漏电感、励磁电感、隔直电容、复用电容、变压器、输出电容、负载；
3、其中，第一开关管的漏极分别与buck电路的第一电感的第二端、复用电容的第一端相连接，第一开关管的源极分别与第二开关管的漏极、隔直电容的第一端相连接，第二开关管的源极分别与复用电容的第二端、第二电容的第二端、buck电路的开关管桥臂的第二端、输入电容的第二端、电源的负极相连接，第一电容的第一端分别与电源的正极、输入电容的第一端、buck电路的开关管桥臂的第一端相连接，第一电容的第二端分别与第二电容的第一端、变换器的原边绕组的异名端、励磁电感的第二端相连接，隔直电容的第二端与外置漏电感的第一端相连接，外置漏电感的第二端分别与变换器的原边绕组的同名端、励磁电感的第一端相连接，第三开关管的源极分别与变压器的副边绕组的同名端、第四开关管的漏极相连接，第三开关管的漏极分别与第三电容的第一端、输入电容的第一端、负载的第一端相连接，第四开关管的源极分别与第四电容的第二端、输出电容的第二端、负载的第二端相连接，第三电容的第二端分别与第四电容的第一端、变压器的副边绕组的异名端相连接。
4、可选的，开关管桥臂包括第五开关管和第六开关管；
5、第五开关管的漏极为开关管桥臂的第一端，第六开关管的源极为开关管桥臂的第二端；
6、第五开关管的源极分别与第六开关管的漏极、第一电感的第一端相连接。
7、可选的，第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管均采用存在反并联二极管和寄生电容的n型mos管。
8、第二方面，本申请实施例提供了一种两级式变换器的控制方法，应用于上述的两级式变换器，该控制方法包括：
9、获取复用电容的实际电压以及两级式变换器的输入电压、实际输出电压、期望输出电压；
10、根据输入电压和实际输出电压计算复用电容的期望电压；
11、基于复用电容的期望电压和实际电压获取开关管占空比，并基于期望输出电压和实际输出电压获取相移角；
12、根据开关管占空比和移相角计算两级变换器的输出功率；
13、基于开关管占空比获取第一pwm驱动信号，并基于移相角获取第二pwm驱动信号；
14、利用第一pwm驱动信号和第二pwm驱动信号对两级式变换器进行开关管通断控制，实现对两级式变换器的输出功率的控制。
15、可选的，根据输入电压和实际输出电压计算复用电容的期望电压，包括：
16、通过公式：
17、vcaref＝2vo*np-vin
18、计算复用电容的期望电压vcaref；
19、其中，vo表示两级式变换器的实际输出电压，np表示变压器的变压比，vin表示输入电压。
20、可选的，基于复用电容的期望电压和实际电压获取开关管占空比，包括：
21、计算复用电容的期望电压与实际电压之间的第一差值；
22、将第一差值输入数字pi调节器，得到开关管占空比。
23、可选的，基于期望输出电压和实际输出电压获取相移角，包括：
24、计算期望输出电压与实际输出电压之间的第二差值；
25、将第二差值输入数字pi调节器，得到相移角。
26、可选的，根据开关管占空比和移相角计算两级变换器的输出功率，包括：
27、通过公式：
28、
29、计算两级变换器的输出功率p；
30、其中，vout表示两级变换器的实际输出电压，np表示变压器的变压比，表示移相角，d表示开关管占空比，fs表示变压器的开关频率，lk表示电感值。
31、本申请的上述方案有如下的有益效果：
32、在本申请的实施例中，通过将buck电路和llc电路构建成电气隔离的两级式变换器，通过增大或减小buck电路开关管的导通时间，能够调整buck电路的输出电压，确保在宽电压范围内，两级式变换器中的llc电路能够工作在电压匹配的工作模式，实现高效率增益变换，并且保证buck电路传递的功率小于等于系统功率，进一步提高了系统效率；通过对开关管进行控制，能够增大两级式变换器的输出功率，从而实现高效的电能转换。
33、本申请的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种两级式变换器，包括LLC电路以及由开关管桥臂、复用电容和第一电感构成的Buck电路，其特征在于，所述LLC电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、外置漏电感、励磁电感、隔直电容、复用电容、变压器、输出电容、负载；
2.根据权利要求1所述的两级式变换器，其特征在于，所述开关管桥臂包括第五开关管和第六开关管；
3.根据权利要求2所述的两级式变换器，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管均采用存在反并联二极管和寄生电容的N型MOS管。
4.一种两级式变换器的控制方法，应用于如权利要求1至3任一项所述的两级式变换器，所述控制方法包括：
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述输入电压和所述实际输出电压计算复用电容的期望电压，包括：
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述复用电容的期望电压和实际电压获取开关管占空比，包括：
7.根据权利要求4所述的控制
8.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述开关管占空比和所述移相角计算所述两级变换器的输出功率，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种两级式变换器，包括llc电路以及由开关管桥臂、复用电容和第一电感构成的buck电路，其特征在于，所述llc电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、外置漏电感、励磁电感、隔直电容、复用电容、变压器、输出电容、负载；
2.根据权利要求1所述的两级式变换器，其特征在于，所述开关管桥臂包括第五开关管和第六开关管；
3.根据权利要求2所述的两级式变换器，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管均采用存在反并联二极管和寄生电容的n型mos管。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：于少龙，粟梅，许国，宁光富，王辉，孙尧，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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