一种双输出交直流变换器及其控制方法与流程

本发明涉及一种双输出交直流变换器及其控制方法，属于电力电子变换器技术领域，尤其属于交流-直流电能变换技术领域。

背景技术：

目前，我国的主流供电线路仍然为交流电网，随着电力电子装置的广泛应用，电网中的谐波电流成分越来越大，对电网本身和其他用电设备带来了一系列危害，如继电保护和自动装置的误动作，仪器仪表的误测量，此外电流谐波还会引起附加损耗，造成变压器发热、电缆老化等问题。为此，各国政府和国际机构制定了一系列标准，如iec61000-302classd，来限制变换器的输入电流谐波和功率因数。

面对动力电池充电、电机驱动等高压宽范围以及多输出，如一对二输出的应用场合，传统的两级式交直流变换器，即前级boostpfc后级联一直-直变换器，该方案虽然可以满足输出电压的高压宽范围连续调节，但传统的两级式结构存在一些不足：首先，变换器输入的交流脉动功率都将经过两级式变换，纵使各级变换器效率都在97％以上，级联后的总机效率也只能在94％附近；其次，传统两级式的的控制思路通常为，前级pfc变换器实现pfc功能和母线电压调节，后级dc-dc变换器在输入母线电压的基础上实现输出电压匹配，因而在高压宽范围变化的应用场合要求后级直-直变换器必须采用具有很宽的电压增益范围，而这类变换器的设计难度通常较大而且很难实现整个增益范围内效率的优化。最后，传统两级式结构很难满足多输出的应用要求。

为解决上述问题，国内外专家学者提出了许多解决方案，如多电平结构的变换器、单级式pfc变换器、后级采用传输效率更优的直-直变换器等。例如，文献“p.das，m.pahlevaninezhad，g.moschopoulos.analysisanddesignofanewac-dcsingle-stagefull-bridgepwmconverterwithtwocontrollers[j].ieeetransactionsonindustrialelectronics2013，60(11)：4930-4946.”采用全桥变换器实现pfc和输出电压调节的功能，但是单级pfc变换器要么牺牲了功率因数调节能力、要么会大幅增加器件的电压应力，其最终实现的效果相比两级式pfc变换器并无多大改善。文献“k.li，z.yin，y.y.h.wangandf.blaabjerg，″aswitched-capacitorbasedhighconversionratioconverterforrenewableenergyapplications：principleandgeneration，″2017ieeeecce，2017，pp.3440-3556.”提出在前级boostpfc后级联一开关电容电路用于匹配输出电压，但是开关电容电路只能提供整数倍的前级boostpfc的输出电压，不能满足输出电压连续的要求。文献“k.suganthi，r.vaishnaviandk.sundararaman，″adualoutputconverterwithapfcbridge-lessbuckfront-end，″2017internationalconferenceonpowerandembeddeddrivecontrol(icpedc)，chennai，2017，pp.223-228.”提出了一种无桥pfc的结构应用于双输出场合，但是两个输出电压相等不可调，应用场合较为局限。在可以看出，上述解决方案的一个共同点是对交流输入功率均采用统一处理的方式，而由于交流电压的大范围周期性波动，统一处理方式很难实现整个输入电压范围的功率优化。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，为交流-直流电能变换场合提供一种新颖有效的双输出交直流变换器及其控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

所述双输出交直流变换器由单相交流电源(vac)或三相交流电源(vabc)、单相/三相三端口交直流变换器、双输入dcx电路(dcx)、第一负载(ro1)和第二负载(ro2)组成，其中单相/三相三端口交直流变换器包括一个交流电压输入端、高压直流输出(vh)和低压直流输出(vl)；所述单相交流电源(vac)或三相交流电源(vabc)连接单相/三相三端口交直流变换器的交流电压输入端，单相/三相三端口交直流变换器的高压直流输出(vh)连接第一负载(ro1)的两端和双输入dcx电路(dcx)的第一直流输入端，单相/三相三端口交直流变换器的低压直流输出(vl)连接双输入dcx电路(dcx)的第二输入端，双输出dcx电路(dcx)的输出连接第二负载(ro2)的两端。

所述的双输出交直流变换器的控制方法，其特征在于，单相/三相三端口交直流变换器的高压直流输出(vh)和低压直流输出(vl)的电压均由单相/三相三端口交直流变换器控制，单相/三相三端口交直流变换器的高压直流输出(vh)的电压保持恒定且始终大于等单相交流电源(vac)或三相交流电源(vabc)线电压的峰值，单相/三相三端口交直流变换器的低压直流输出(vl)的电压可调，且单相/三相三端口交直流变换器通过调节低压直流输出(vl)的电压来匹配第二负载(ro2)两端的电压(vo)，双输入dcx(dcx)的输出始终等于单相/三相三端口交直流变换器的高压直流输出和低压直流输出的电压之和。为了实现这个目的，所述双输入dcx电路(dcx)具有下述拓扑结构中的任意一种：双输入开关电容谐振电路、双输入半桥llc谐振电路、双输入全桥llc谐振电路。

所述单相/三相三端口交直流变换器采用以下两种方案中的任意一种。

方案一：

所述单相三端口交直流变换器由第一升压电感(l1)、第二升压电感(l2)、第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、低压开关管(sl)、第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第三二极管(d3)、第四二极管(d4)、第一低压二极管(dl1)、第二低压二极管(dl2)、低压输出滤波电容(c1)和高压输出滤波电容(c2)组成；

所述第一升压电感(l1)的一端连于第一开关管(s1)的漏极、第一二极管(d1)的阳极和第一低压二极管(dl1)的阳极，第二升压电感(l2)的一端连于第二开关管(s2)的漏极、第二二极管(d2)的阳极和第二低压二极管(dl2)的阳极，第一二极管(d1)的阴极和第二二极管(d2)的阴极连于高压输出滤波电容(ch)的一端、即高压直流输出(vh)的正端，第一低压二极管(dl1)的阴极和第二低压二极管(dl2)的阴极连于低压开关管(sl)的漏极，低压开关管(sl)的源极连于低压输出滤波电容(cl)的一端、即低压直流输出(vl)的正端，第一开关管(s1)的源极、第二开关管(s2)的源极连于第三二极管(d3)的阳极和第四二极管(d4)的阳极，第四二极管(d4)的阴极连于第一升压电感(l1)的另一端和单相交流电源(vac)的一端，单相交流电源(vac)的另一端连于第二升压电感(l2)的另一端和第三二极管(d3)的阴极。

方案二：

所述三相三端口交直流变换器由a相升压电感(la)、b相升压电感(lb)、c相升压电感(lc)、第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、第三开关管(s3)、第四开关管(s4)、第五开关管(s5)、第六开关管(s6)、第一低压开关管(sl1)、第二低压开关管(sl2)、第三低压开关管(sl3)、第四低压开关管(sl4)、第五低压开关管(sl5)、第六低压开关管(sl6)、第一输出滤波电容(c1)和第二输出滤波电容(c2)组成；

所述三相交流电源(vabc)的m端连于a相升压电感(la)的一端，三相交流电源(vabc)的n端连于b相升压电感(lb)的一端，三相交流电源(vabc)的p端连于c相升压电感(lc)的一端，a相升压电感(la)的另一端连于第五开关管(s5)的源极、第六开关管(s6)的漏极和第一低压开关管(sl1)的源极，b相升压电感(lb)的另一端连于第三开关管(s3)的源极、第四开关管(s4)的漏极和第三低压开关管(sl3)的源极，c相升压电感(lc)的另一端连于第一开关管(s1)的源极、第二开关管(s2)的漏极和第五低压开关管(sl5)的源极，第一开关管(s1)的漏极连于第三开关管(s3)的漏极、第五开关管(s5)的漏极和第二输出滤波电容(c2)的一端、即高压直流输出(vh)的正端，第一低压开关管(sl1)的漏极连于第二低压开关管(sl2)的漏极，第三低压开关管(sl3)的漏极连于第四低压开关管(sl4)的漏极，第五低压开关管(sl5)的漏极连于第六低压开关管(sl6)的漏极，第六低压开关管(sl6)的源极连于第四低压开关管(sl4)的源极、第二低压开关管(sl2)的源极和第一输出滤波电容(c1)的一端、即低压直流输出(vl)的正端，第一输出滤波电容(c1)的另一端、即低压直流输出(vl)的负端连于第二输出滤波电容(c2)的另一端、即高压直流输出(vh)的负端、第六开关管(s6)的源极、第四开关管(s4)的源极和第二开关管(s2)的源极。

所述双输入dcx电路(dcx)采用以下三种方案中的任意一种。

方案一：

所述双输入dcx电路由第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、谐振电感(lr)、谐振电容(cr)和输出滤波电容(co)组成；

所述第一二极管(d1)的阳极连于第一直流输入(vin1)的正端，第一二极管(d1)的阴极连于第二二极管(d2)的阳极和谐振电感(lr)的一端，谐振电感(lr)的另一端连于谐振电容(cr)的一端，谐振电容(cr)的另一端连于第一开关管(s1)的漏极和第二开关管(s2)的源极，第二开关管(s2)的漏极连于输出滤波电容(co)的负端和第二直流输入(vin2)的正端，第二二极管(d2)的阴极连于输出滤波电容(co)的正端，第一开关管(s1)的源极连于第一直流输入(vin1)的负端和第二直流输入(vin2)的负端。

方案二：

所述双输入dcx电路由第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、第三开关管(s3)、第四开关管(s4)、谐振电感(lr)、谐振电容(cr)、变压器(t)、第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第三二极管(d3)、第四二极管(d4)和输出滤波电容(co)组成；

所述第一开关管(s1)的漏极连于第一直流输入(vin1)的正端，第一开关管(s1)的源极连于谐振电感(lr)的一端和第二开关管(s2)的漏极，第二开关管(s2)的源极连于第一直流输入(vin1)的负端、第二直流输入(vin2)的负端和第四开关管(s4)的源极，谐振电感(lr)的另一端连于变压器(t)原边的同名端，变压器(t)原边的另一端连于谐振电容(cr)的一端，谐振电容(cr)的另一端连于第三开关管(s3)的源极和第四开关管(s4)的漏极，第三开关管(s3)的漏极连于第二直流输入(vin2)的正端；变压器(t)副边同名端连于第一二极管(d1)的阳极和第二二极管(d2)的阴极，第一二极管(d1)的阴极连于第三二极管(d3)的阴极和输出输出滤波电容(co)的一端，输出滤波电容(co)的另一端连于第二二极管(d2)的阳极和第四二极管(d4)的阳极，第四二极管(d4)的阴极连于第三二极管(d3)的阳极和变压器(t)副边的另一端。

方案三：

所述双输入dcx电路由第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、第三开关管(s3)、第四开关管(s4)、第五开关管(s5)、第六开关管(s6)、第七开关管(s7)、第八开关管(s8)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电感(lr2)、第一谐振电容(cr1)、第二谐振电容(cr2)、第一变压器(t1)、第二变压器(t2)、第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第三二极管(d3)、第四二极管(d4)和输出滤波电容(co)组成；

所述第一直流输入(vin1)的正端连于第一开关管(s1)的漏极和第三开关管(s3)的漏极，第一开关管(s1)的源极连于第一谐振电容(cr1)的一端和第二开关管(s2)的漏极，第一谐振电容(cr1)的另一端连于第一变压器(t1)原边的一端，第一变压器(t1)原边的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于第三开关管(s3)的源极和第四开关管(s4)的漏极，第四开关管(s4)的源极连于第二开关管(s2)的源极和第一直流输入(vin1)的负端；第二直流输入(vin2)的正端连于第五开关管(s5)的漏极和第七开关管(s7)的漏极，第五开关管(s5)的源极连于第二谐振电容(cr2)的一端和第六开关管(s6)的漏极，第二谐振电容(cr2)的另一端连于第二变压器(t2)原边的一端，第二变压器(t2)原边的同名端连于第二谐振电感(lr2)的一端，第二谐振电感(lr2)的另一端连于第七开关管(s7)的源极和第八开关管(s8)的漏极，第八开关管(s8)的源极连于第六开关管(s6)的源极和第二直流输入(vin2)的负端；第一变压器(t1)副边同名端连于第一二极管(d1)的阳极和第二二极管(d2)的阴极，第一二极管(d1)的阴极连于第三二极管(d3)的阴极和输出滤波电容(co)的一端，输出滤波电容(co)的另一端连于第二二极管(d2)的阳极和第四二极管(d4)的阳极，第四二极管(d4)的阴极连于第三二极管(d3)的阳极和第二变压器(t2)副边的一端，第二变压器(t2)副边的同名端连于第一变压器(t1)副边的另一端。

本发明技术方案与既有技术方案的本质区别在于，首先，本发明适用于双输出交直流变换场合；其次，采用三端口交直流变换器同时提供两条功率通路并提供电压恒定的高压直流端口和电压可变的低压直流端口，低压端口用来实现直流电压宽范围的调节，从而避免了开关电容谐振电路增益的大幅度变化进而可以减小功率损耗，大幅提升整体效率。

本发明具有如下有益效果：

(1)双输出结构的交直流变换器能够同时为两套负载提供能量，提高了交直流变换器的利用率；

(2)单相/三相三端口交直流变换器能够为输入功率提供两条功率通路，部分功率经过单级传输，大幅减小单相/三相三端口交直流变换器的功率损耗，有助于提高效率；

(3)单相/三相三端口交直流变换器能够有效减小开关器件的电压应力，同时为滤波电感提供多种电平，减小开关动作时的电压变化、减小开关损耗，有利于减小滤波器的体积、减小损耗、提高效率；

(4)根据单相/三相三端口交直流变换器着重设计的开关电容谐振电路无需具备电压调节能力，其开关管可以实现软开关，从而可以大幅减小直流变换一级的功率损失、提高效率。

附图说明

附图1是本发明单相双输出交直流变换器系统结构图；

附图2是本发明三相双输出交直流变换器系统结构图；

附图3是本发明单相三端口交直流变换器实现方案一的原理图；

附图4是本发明三相三端口交直流变换器实现方案二的原理图；

附图5是本发明非隔离型双输入dcx电路实现方案一的原理图；

附图6是本发明隔离型双输入dcx电路实现方案二的原理图；

附图7是本发明隔离型双输入dcx电路实现方案三的原理图；

附图8是本发明非隔离型单相双输出交直流变换器的具体实施案例一；

附图9是本发明隔离型单相双输出交直流变换器的具体实施案例二；

附图10是本发明隔离型单相双输出交直流变换器的具体实施案例三；

附图11是本发明隔离型单相双输出交直流变换器的具体实施案例四；

附图12是本发明双输出交直流变换器的控制框图；

以上附图中的符号名称：dcx为双输入dcx电路；vac为单相交流电源；vabc为三相交流电源；m，n和p分别为三相交流电源(vabc)的m端，n端和p端；iac为单相交流电源的输入电流；vh和vl分别为三端口交直流变换器的高压和低压直流输出；vin1和vin2分别为双输入dcx电路的第一和第二直流输入；l1和l2分别为第一和第二升压电感；la，lb和lc分别为a相，b相和c相升压电感；s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7和s8分别为第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八开关管；sl1、sl2、sl3、sl4、sl5和sl6分别为第一、第二、第三、第四、第五和第六低压开关管；d1、d2、d3、d4、d5和d6分别为第一、第二、第三、第四、第五和第六二极管；dl1、dl2分别为第一、第二低压二级管；c1和c2分别为第一和第二输出滤波电容；ro1和ro2分别为第一和第二负载；vo为第二负载(ro2)两端电压；t为双输入半桥llc谐振变换器变压器；t1和t2分别双输入全桥llc谐振变换器第一和第二变压器；lr为谐振电感；lr1和lr2分别为第一和第二谐振电感；cr为谐振电容；cr1，cr2分别为第一和第二谐振电容；co1和co2分别为第一和第二输出滤波电容；pi1，pi2，pi3分别为三端口交直流变换器的低压直流输出(vl)调节器，高压直流输出(vh)调节器和输入电流(iac)调节器；vh_ref，vl_ref和iref分别为三端口交直流变换器的高压直流输出(vh)，低压直流输出(vl)和输入电流(iac)的基准；vh，vl，vac和iac分别为三端口交直流变换器的高压直流输出(vh)，低压直流输出(vl)，交流源输出(vac)和输入电流(iac)的采样；evh，evl和eiac分别为三端口交直流变换器的高压直流输出基准(vh_ref)和高压直流输出采样(vh)，低压直流输出基准(vl_ref)和低压直流输出采样(vl)以及输入电流基准(iref)和输入电流采样(iac)之间的误差量；vm_vl为三端口交直流变换器低压直流输出(vl)调节器(pi1)的输出信号；vm_vh为三端口交直流变换器高压直流输出(vh)调节器(pi2)的输出信号；ir为三端口交直流变换器低压直流输出(vl)调节器(pi1)的输出信号vm_vl和高压直流输出(vh)调节器(pi2)的输出信号vm_vh乘以各自的权重后相加的值；k为vm_vl和vm_vh的比值；kb为输入交流瞬时电压与输入交流电压峰值的比值；vac_max为交流输入电压的峰值；vin_b为电压切换点；ds1、ds2和dsl分别为第一开关管(s1)、第二开关管(s2)和低压开关管(sl)的占空比。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

如附图1所示，所述单相双输出交直流变换器由单相交流电源(vac)、单相三端口交直流变换器、双输入dcx电路(dcx)、第一负载(ro1)和第二负载(ro2)组成，其中三端口交直流变换器包括一个交流电压输入端、高压直流输出(vh)和低压直流输出(vl)；

所述单相交流电源(vac)连接单相三端口交直流变换器的交流电压输入端，单相三端口交直流变换器的高压直流输出(vh)连接第一负载(ro1)的两端和双输入dcx电路(dcx)的第一直流输入端，单相三端口交直流变换器的低压直流输出(vl)连接双输入dcx电路(dcx)的第二直流输入端，双输出dcx电路的输出连接第二负载(ro2)的两端。

如附图2所示，所述三相双输出交直流变换器由三相交流电源(vabc)、三相三端口交直流变换器、双输入dcx电路(dcx)、第一负载(ro1)和第二负载(ro2)组成，其中三相交流电源(vabc)包括m端、n端和p端，三相三端口交直流变换器包括一个交流电压输入端、高压直流输出(vh)和低压直流输出(vl)；

所述三相交流电源(vabc)连接三相三端口交直流变换器的交流电压输入端，三相三端口交直流变换器的高压直流输出(vh)连接第一负载(ro1)的两端和双输入dcx电路(dcx)的第一直流输入端，三相三端口交直流变换器的低压直流输出(vl)连接双输入dcx电路(dcx)的第二直流输入端，双输出dcx电路的输出连接第二负载(ro2)的两端。

在本发明中，所述单相/三相三端口交直流变换器采用以下两种方案中的任意一种。

实现方案一的电路原理图如附图3所示：所述单相三端口交直流变换器由第一升压电感(l1)、第二升压电感(l2)、第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、低压开关管(sl)、第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第三二极管(d3)、第四二极管(d4)、第一低压二极管(dl1)、第二低压二极管(dl2)、低压输出滤波电容(c1)和高压输出滤波电容(c2)组成；

所述第一升压电感(l1)的一端连于第一开关管(s1)的漏极、第一二极管(d1)的阳极和第一低压二极管(dl1)的阳极，第二升压电感(l2)的一端连于第二开关管(s2)的漏极、第二二极管(d2)的阳极和第二低压二极管(dl2)的阳极，第一二极管(d1)的阴极和第二二极管(d2)的阴极连于高压输出滤波电容(ch)的一端、即高压直流输出(vh)的正端，第一低压二极管(dl1)的阴极和第二低压二极管(dl2)的阴极连于低压开关管(sl)的漏极，低压开关管(sl)的源极连于低压输出滤波电容(cl)的一端、即低压直流输出(vl)的正端，第一开关管(s1)的源极、第二开关管(s2)的源极连于第三二极管(d3)的阳极和第四二极管(d4)的阳极，第四二极管(d4)的阴极连于第一升压电感(l1)的另一端和单相交流电源(vac)的一端，单相交流电源(vac)的另一端连于第二升压电感(l2)的另一端和第三二极管(d3)的阴极。

实现方案二的电路原理图如附图4所示：所述三相三端口交直流变换器由a相升压电感(la)、b相升压电感(lb)、c相升压电感(lc)、第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、第三开关管(s3)、第四开关管(s4)、第五开关管(s5)、第六开关管(s6)、第一低压开关管(sl1)、第二低压开关管(sl2)、第三低压开关管(sl3)、第四低压开关管(sl4)、第五低压开关管(sl5)、第六低压开关管(sl6)、第一输出滤波电容(c1)和第二输出滤波电容(c2)组成；

所述三相交流电源(vabc)的m端连于a相升压电感(la)的一端，三相交流电源(vabc)的n端连于b相升压电感(lb)的一端，三相交流电源(vabc)的p端连于c相升压电感(lc)的一端，a相升压电感(la)的另一端连于第五开关管(s5)的源极、第六开关管(s6)的漏极和第一低压开关管(sl1)的源极，b相升压电感(lb)的另一端连于第三开关管(s3)的源极、第四开关管(s4)的漏极和第三低压开关管(sl3)的源极，c相升压电感(lc)的另一端连于第一开关管(s1)的源极、第二开关管(s2)的漏极和第五低压开关管(sl5)的源极，第一开关管(s1)的漏极连于第三开关管(s3)的漏极、第五开关管(s5)的漏极和第二输出滤波电容(c2)的一端、即高压直流输出(vh)的正端，第一低压开关管(sl1)的漏极连于第二低压开关管(sl2)的漏极，第三低压开关管(sl3)的漏极连于第四低压开关管(sl4)的漏极，第五低压开关管(sl5)的漏极连于第六低压开关管(sl6)的漏极，第六低压开关管(sl6)的源极连于第四低压开关管(sl4)的源极、第二低压开关管(sl2)的源极和第一输出滤波电容(c1)的一端、即低压直流输出(vl)的正端，第一输出滤波电容(c1)的另一端、即低压直流输出(vl)的负端连于第二输出滤波电容(c2)的另一端、即高压直流输出(vh)的负端、第六开关管(s6)的源极、第四开关管(s4)的源极和第二开关管(s2)的源极。

在本发明中，所述双输入dcx电路(dcx)采用以下三种方案中的任意一种。

实现方案一的电路原理图如附图5所示：所述双输入dcx电路由第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、谐振电感(lr)、谐振电容(cr)和输出滤波电容(co)组成；

所述第一二极管(d1)的阳极连于第一直流输入(vin1)的正端，第一二极管(d1)的阴极连于第二二极管(d2)的阳极和谐振电感(lr)的一端，谐振电感(lr)的另一端连于谐振电容(cr)的一端，谐振电容(cr)的另一端连于第一开关管(s1)的漏极和第二开关管(s2)的源极，第二开关管(s2)的漏极连于输出滤波电容(co)的负端和第二直流输入(vin2)的正端，第二二极管(d2)的阴极连于输出滤波电容(co)的正端，第一开关管(s1)的源极连于第一直流输入(vin1)的负端和第二直流输入(vin2)的负端。

实现方案二的电路原理图如附图6所示：所述双输入dcx电路由第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、第三开关管(s3)、第四开关管(s4)、谐振电感(lr)、谐振电容(cr)、变压器(t)、第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第三二极管(d3)、第四二极管(d4)和输出滤波电容(co)组成；

所述第一开关管(s1)的漏极连于第一直流输入(vin1)的正端，第一开关管(s1)的源极连于谐振电感(lr)的一端和第二开关管(s2)的漏极，第二开关管(s2)的源极连于第一直流输入(vin1)的负端、第二直流输入(vin2)的负端和第四开关管(s4)的源极，谐振电感(lr)的另一端连于变压器(t)原边的同名端，变压器(t)原边的另一端连于谐振电容(cr)的一端，谐振电容(cr)的另一端连于第三开关管(s3)的源极和第四开关管(s4)的漏极，第三开关管(s3)的漏极连于第二直流输入(vin2)的正端；变压器(t)副边同名端连于第一二极管(d1)的阳极和第二二极管(d2)的阴极，第一二极管(d1)的阴极连于第三二极管(d3)的阴极和输出输出滤波电容(co)的一端，输出滤波电容(co)的另一端连于第二二极管(d2)的阳极和第四二极管(d4)的阳极，第四二极管(d4)的阴极连于第三二极管(d3)的阳极和变压器(t)副边的另一端。

实现方案三的电路原理图如附图7所示：所述双输入dcx电路由第一开关管(s1)、第二开关管(s2)、第三开关管(s3)、第四开关管(s4)、第五开关管(s5)、第六开关管(s6)、第七开关管(s7)、第八开关管(s8)、第一谐振电感(lr1)、第二谐振电感(lr2)、第一谐振电容(cr1)、第二谐振电容(cr2)、第一变压器(t1)、第二变压器(t2)、第一二极管(d1)、第二二极管(d2)、第三二极管(d3)、第四二极管(d4)和输出滤波电容(co)组成；

所述第一直流输入(vin1)的正端连于第一开关管(s1)的漏极和第三开关管(s3)的漏极，第一开关管(s1)的源极连于第一谐振电容(cr1)的一端和第二开关管(s2)的漏极，第一谐振电容(cr1)的另一端连于第一变压器(t1)原边的一端，第一变压器(t1)原边的同名端连于第一谐振电感(lr1)的一端，第一谐振电感(lr1)的另一端连于第三开关管(s3)的源极和第四开关管(s4)的漏极，第四开关管(s4)的源极连于第二开关管(s2)的源极和第一直流输入(vin1)的负端；第二直流输入(vin2)的正端连于第五开关管(s5)的漏极和第七开关管(s7)的漏极，第五开关管(s5)的源极连于第二谐振电容(cr2)的一端和第六开关管(s6)的漏极，第二谐振电容(cr2)的另一端连于第二变压器(t2)原边的一端，第二变压器(t2)原边的同名端连于第二谐振电感(lr2)的一端，第二谐振电感(lr2)的另一端连于第七开关管(s7)的源极和第八开关管(s8)的漏极，第八开关管(s8)的源极连于第六开关管(s6)的源极和第二直流输入(vin2)的负端；第一变压器(t1)副边同名端连于第一二极管(d1)的阳极和第二二极管(d2)的阴极，第一二极管(d1)的阴极连于第三二极管(d3)的阴极和输出滤波电容(co)的一端，输出滤波电容(co)的另一端连于第二二极管(d2)的阳极和第四二极管(d4)的阳极，第四二极管(d4)的阴极连于第三二极管(d3)的阳极和第二变压器(t2)副边的一端，第二变压器(t2)副边的同名端连于第一变压器(t1)副边的另一端。

在上述实现方案中，单相/三相三端口交直流变换器的高压直流输出(vh)连接第一负载(ro1)的两端和双输入dcx电路(dcx)的第一直流输入端，单相/三相三端口交直流变换器的低压直流输出(vl)连接双输入dcx电路(dcx)的第二直流输入端，双输出dcx电路的输出连接第二负载(ro2)的两端。为了实现这个目的，所述所述双输入dcx电路(dcx)具有下述拓扑结构中的任意一种：双输入开关电容谐振电路、双输入半桥llc谐振电路、双输入全桥llc谐振电路。

在上述实现方案中，本发明所述的双输出交直流变换器的控制方法为：单相/三相三端口交直流变换器的高压直流输出(vh)和低压直流输出(vl)的电压均由单相/三相三端口交直流变换器控制，单相/三相三端口交直流变换器的高压直流输出(vh)的电压保持恒定且始终大于等单相交流电源(vac)或三相交流电源(vabc)线电压的峰值，单相/三相三端口交直流变换器的低压直流输出(vl)的电压可调，且单相/三相三端口交直流变换器通过调节低压直流输出(vl)的电压来匹配第二负载(ro2)两端的电压(vo)，双输入dcx(dcx)的输出始终等于单相/三相三端口交直流变换器的高压直流输出和低压直流输出的电压之和。

下面结合具体的实施例对本发明方案及其工作原理做进一步说明。

实施案例一：

将附图1单相双输出交直流变换器系统中的单相三端口交直流变换器用附图3中单相三端口交直流变换器实现方案一的原理图代替，并且双输入dcx电路用附图5中非隔离型双输入dcx实现方案一的原理图代替，则可以得到单相双输出交直流变换器系统原理图如附图8所示。

实施案例二：

将附图1单相双输出交直流变换器系统中的单相三端口交直流变换器用附图3中单相三端口交直流变换器实现方案一的原理图代替，并且双输入dcx电路用附图6中隔离型双输入dcx实现方案二的原理图代替，则可以得到单相双输出交直流变换器系统原理图如附图9所示。

实施案例三：

将附图1单相双输出交直流变换器系统中的单相三端口交直流变换器用附图3中单相三端口交直流变换器实现方案一的原理图代替，并且双输入dcx电路用附图7中隔离型双输入dcx实现方案三的原理图代替，则可以得到单相双输出交直流变换器系统原理图如附图10所示。

实施案例四：

将附图1单相双输出交直流变换器系统中的单相三端口交直流变换器用附图3中单相三端口交直流变换器实现方案一的原理图代替，单相三端口交直流变换器的高低压直流输出端口均接到dcx电路中，则可以得到单相隔离双输出交直流变换器系统原理图如附图11所示。

如附图8、9、10所示，单相三端口交直流变换器高压直流输出(vh)为第一负载(ro1)提供能量，同时作为双输入dcx电路(dcx)的第一输入(vin1)，单相三端口交直流变换器低压直流输出(vl)用作双输入dcx电路(dcx)的第二输入(vin2)，双输入dcx电路(dcx)的输出电压(vo)为第二负载(ro2)提供能量。其中，单相三端口交直流变换器高压直流输出(vh)和低压直流输出(vl)由单相三端口交直流变换器，即单相三端口无桥boostpfc电路控制，且三单相端口交直流变换器高压直流输出(vh)的电压始终大于等于单相交流电源(vac)的峰值电压，单相三端口交直流变换器的低压直流输出(vl)可调。单相三端口交直流变换器高压直流输出(vh)和低压直流输出(vl)经过双输入dcx电路(dcx)的作用，等效为将两个直流端口电压串联输出，串联电压之和等于第二负载(ro2)两端的输出电压(vo)。

为了实现该目的，对单相三端口交直流变换器采取的控制方式为：单相三端口交直流变换器高压直流输出(vh)、低压直流输出(vl)和输入电流(iac)通过采用传统的电压外环+电流内环的双环调节器进行控制。第一开关管(s1)和第二开关管(s2)采用相同的驱动信号，大大简化了驱动电路的设计工作。为了同时实现对单相三端口交直流变换器高压直流输出(vh)、低压直流输出(vl)和输入电流(iac)的控制，单相三端口交直流变换器低压直流输出(vl)调节器(pi1)的输出信号vm_vl和高压直流输出(vh)调节器(pi2)的输出信号vm_vh乘以各自的权重后相加作为电压外环的输出，再乘以相位信息用于电流内环的电流参考(iref)；而高低压端口电压调节器输出之比k反映高低压端口功率之比，用于决定工作区间的分配，kb表示分界点处输入瞬时电压与输入峰值电压的比值，其与k之间的关系可根据理论推导的曲线进行线性拟合得到，具体控制框图如附图11所示。第一开关管(s1)和第二开关管(s2)的占空比为ds1和ds2，且ds1＝ds2；低压开关管(sl)的占空比dsl。其中ds1、ds2和dsl为单相三端口交直流变换器输入电流(iac)调节器(pi3)得到的调制波与两路交错载波交截得到的占空比信号。所述控制方式使得前级单相三端口交直流变换器工作过程中始终保持单相三端口交直流变换器的高压直流输出(vh)电压不变，通过调节单相三端口交直流变换器的低压直流输出(vl)电压实现与直流电压(vo)的宽范围匹配。

根据上面工作原理的描述，本发明可以通过单相/三相三端口交直流变换器的电压可变的低压直流端口直接实现直流电压的宽范围变化，而后级双输入dcx电路(dcx)采用开关电容谐振电路实现功率的高效传输，相比于传统两级式方案可以大幅提升变换器的整体效率，特别适合负载电压大幅变化的交直流电能变换场合。此外，单相/三相三端口交直流变换器高压直流输出(vh)同时给第一负载(ro1)提供能量，实现了双输出结构，因而也特别适合双输出环境下的交直流电能变换。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。