可调节变压器变比DC-DC功率变换器及其控制方法与流程

本发明涉及电力电子产品领域，具体涉及一种可调节变压器变比dc-dc功率变换器。
背景技术：
：在工业应用领域中，有大量的宽电压范围直流输出的需求，例如电动汽车充电电源，为了满足大型电动乘用车、家庭电动乘用车以及小型电动物流车的充电需求，输出电压范围必须覆盖各种不同车型的电池电压等级，可调范围从50到800v。同时，需要满足不同输出范围，最大功率输出，满足快充的要求。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种可调节变压器变比dc-dc功率变换器，可以满足变压器变比切换，在恒功率前提下扩展输出电压的范围，并且可以提高低压输出时的效率。本发明是通过以下技术方案来实现的：一种可调节变压器变比dc-dc功率变换器，包括高频变压器、整流电路以及选通开关，高频变压器的副边绕组为双绕组，且至少具有3个抽头输出，每个抽头连接到一路整流输出电路，其中一路的整流电路中设置有选通开关。作为优选的技术方案，至少三个抽头分别为抽头a、抽头b以及抽头c。作为优选的技术方案，高频变压器的副边抽头a连接d1、d2，d1串联开关k1连接到输出e，d2串联开关k2连接到输出g。作为优选的技术方案，所述高频变压器的副边抽头b连接到d3、d4，d3连接到输出e，d4连接到输出g；作为优选的技术方案，所述高频变压器的副边抽头c连接d5、d6，d5连接到输出e，d6连接到输出g。作为优选的技术方案，变压器具备两个副边绕组，分别为ns1绕组与ns2绕组，所述ns1绕组与ns2绕组为串联结构，副边抽头b为中间抽头，抽头a与抽头b为ns1绕组和ns2绕组的同名端。作为优选的技术方案，k1、k2为mos管。作为优选的技术方案，k1和k2为电磁继电器。一种dc-dc功率变换器的控制方法，包括一个控制单元，所述控制单元发送开关信号通过驱动电路来控制开关k1、k2的闭合或断开，当需求输出电压为高压输出时，控制单元发闭合开关k1、k2的信号；当输出电压为低压输出时，控制单元发断开开关k1、k2的信号。作为优选的技术方案，k1、k2需要隔离的驱动电路，两路开关的控制信号为同一信号，所述驱动电路采用电源直接驱动mos管。本发明的有益效果是：本发明解决现有技术中难以实现输出电压全范围满功率输出的问题，以调节变压器变比的方式实现了超宽电压范围输出，且全范围可以工作于良好的工作状态。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的工作原理图；图2为本发明处于高压输出模式时的工作示意图；图3为本发明处于低压工作模式时的工作示意图；图4为本发明控制单元的控制图；图5为本发明的两个mos管控制原理图；图6为本发明的驱动电路的控制原理图；图7为本发明的开关状态检测电路具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图1所示，包括高频变压器、整流电路以及选通开关，高频变压器的副边绕组为双绕组，且至少具有3个抽头输出，每个抽头连接到一路整流输出电路，其中一路的整流电路中设置有选通开关。本实施例中，至少三个抽头分别为抽头a、抽头b以及抽头c。高频变压器的副边抽头a连接d1、d2，d1串联开关k1连接到输出e，d2串联开关k2连接到输出g。高频变压器的副边抽头b连接到d3、d4，d3连接到输出e，d4连接到输出g；高频变压器的副边抽头c连接d5、d6，d5连接到输出e，d6连接到输出g。变压器具备两个副边绕组，分别为ns1绕组与ns2绕组，所述ns1绕组与ns2绕组为串联结构，副边抽头b为中间抽头，抽头a与抽头b为ns1绕组和ns2绕组的同名端。本实施例中，k1、k2为mos管。本实施例中，k1和k2还可以为电磁继电器。当输出电压为高压输出时，闭合开关k1、k2。当输出电压为低压输出时，断开开关k1、k2。主电路部分包括：三电平全桥电路，变压器，三桥臂整流输出；其中k1、k2为mos管。当处于高压输出模式时，参与工作的器件为d1、k1、d5、d6、k2、d2、变压器t1的ns1和ns2，此时d3、d4二极管由于pn被自然截止，不参与工作，如图2所示。当处于低压工作模式时，强制断开k1、k2，所以参与工作的器件为d3、d4、d5、d6、变压器t1的ns2，由于此时ns1被k1和k2开路，不参与工作，如图3所示。本发明为三桥臂整流结构，在其中一桥臂上串联开关器件，控制本桥臂是否参与工作。当需求电压高时，桥臂上的开关k1、k2开通，中间电压的桥臂被截至，这时只有变压器a、c端输出能量，变换器工作于高压输出模式；当需求电压低时，桥臂上的开关k1、k2断开，中间桥臂参与工作，这时只有变压器b、c端输出能量，变压器工作于低压输出模式。控制单元根据需求输出电压vo发出控制信号，当输出电压大于v1，处于高压输出模式时，发出闭合k1、k2的信号；当输出电压小于v2，处于低压输出模式时，发出断开k1、k2的信号(设1为k1、k2的闭合信号，0为k1、k2的断开信号，如图4所示)。v2＝v1-vdelata，vdelta可以设计为0或者一个小的调节量。两个mos管，需要两路隔离的驱动电路，但是控制信号采用同一个控制型号，两个开关同时开通或者关断，如图5所示。驱动电路采用两路隔离的电源直接作为mos管的驱动，电源的开通和关断通过dsp进行控制，如图6所示。如图7所示，开关状态检测电路，采样d、f两点的电压，送dsp的ad口。f点由于电压低于0v，需要增加偏置，保证送到dspad口的值满足dsp的应用要求。d点检测电压和输出电压vo比较，如表1，f点电压和输出的agnd电平比较，如表2所示。k1控制k1检测k1是否故障开通vd-vo＜δ1否关断vd-vo＞δ1否开通vd-vo＞δ1是关断vd-vo＜δ1是表1k2控制k2检测k2是否故障开通vf-vagnd＜δ2否关断vf-vagnd＞δ2否开通vf-vagnd＞δ2是关断vf-vagnd＜δ2是表2本发明的有益效果是：本发明解决现有技术中难以实现输出电压全范围满功率输出的问题，以调节变压器变比的方式实现了超宽电压范围输出，且全范围可以工作于良好的工作状态。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。当前第1页12